كيفية اختيار العدسة المناسبة للكاميرات الصناعية؟

تُعد الكاميرات الصناعية مكونات أساسية في أنظمة الرؤية الآلية. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في تحويل الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية منظمة للكاميرات الصناعية الصغيرة عالية الدقة.

في أنظمة الرؤية الآلية، تكون عدسة الكاميرا الصناعية مكافئة للعين البشرية، ووظيفتها الرئيسية هي تركيز الصورة البصرية المستهدفة على السطح الحساس للضوء لمستشعر الصورة (الكاميرا الصناعية).

يمكن الحصول على جميع معلومات الصورة التي يعالجها النظام البصري من عدسة الكاميرا الصناعية. جودةعدسة كاميرا صناعيةسيؤثر ذلك بشكل مباشر على الأداء العام للجهاز البصري.

تُشكل عدسات الكاميرات الصناعية، كنوع من معدات التصوير، نظامًا متكاملًا لالتقاط الصور، يشمل مصدر الطاقة والكاميرا وغيرها. لذا، يخضع اختيار عدسات الكاميرات الصناعية لمتطلبات النظام ككل. وبشكل عام، يمكن تحليل هذا الاختيار والنظر فيه من الجوانب التالية:

1.الطول الموجي وعدسة التكبير أو لا

من السهل نسبيًا تحديد ما إذا كانت عدسة الكاميرا الصناعية تحتاج إلى عدسة تكبير/تصغير أم عدسة ثابتة البؤرة. أولًا، يجب التأكد من أن الطول الموجي المستخدم في عدسة الكاميرا الصناعية مضبوط على البؤرة. أثناء عملية التصوير، إذا دعت الحاجة إلى تغيير التكبير، فيجب استخدام عدسة تكبير/تصغير، وإلا فإن العدسة ثابتة البؤرة تكفي.

فيما يتعلق بطول الموجة التشغيلية لـعدسات الكاميرات الصناعيةيُعد نطاق الضوء المرئي الأكثر شيوعًا، وهناك تطبيقات أيضًا في نطاقات أخرى. هل هناك حاجة إلى إجراءات ترشيح إضافية؟ هل هو ضوء أحادي اللون أم متعدد الألوان؟ هل يمكن تجنب تأثير الضوء الشارد بفعالية؟ من الضروري دراسة جميع المسائل المذكورة أعلاه دراسة شاملة قبل تحديد الطول الموجي الأمثل للعدسة.

اختر عدسات الكاميرا الصناعية

2.تُعطى الأولوية للطلبات الخاصة

قد توجد متطلبات خاصة بحسب التطبيق الفعلي. يجب التأكد من هذه المتطلبات أولاً، مثل وجود وظيفة قياس، أو الحاجة إلى عدسة متحدة المركز، أو ما إذا كان عمق المجال البؤري للصورة كبيرًا جدًا، وما إلى ذلك. غالبًا ما يُهمل عمق المجال البؤري، ولكن يجب على أي نظام لمعالجة الصور مراعاته.

3.مسافة العمل والبعد البؤري

عادةً ما يُؤخذ بُعد العمل والبعد البؤري في الاعتبار معًا. وتتلخص الفكرة العامة في تحديد دقة النظام أولًا، ثم فهم التكبير بالاقتران مع حجم بكسل CCD، ثم فهم المسافة المحتملة بين الجسم والصورة بالاقتران مع قيود البنية المكانية، وذلك لتقدير البعد البؤري لعدسة الكاميرا الصناعية.

لذلك، فإن البعد البؤري لعدسة الكاميرا الصناعية يرتبط بمسافة العمل لعدسة الكاميرا الصناعية ودقة الكاميرا (بالإضافة إلى حجم بكسل CCD).

أمور يجب مراعاتها عند اختيار عدسات الكاميرات الصناعية

4.حجم الصورة وجودة الصورة

حجم الصورةعدسة كاميرا صناعيةيجب أن يكون المنتج المراد اختياره متوافقًا مع حجم السطح الحساس للضوء للكاميرا الصناعية، ويجب اتباع مبدأ "الكبير لاستيعاب الصغير"، أي أن السطح الحساس للضوء للكاميرا لا يمكن أن يتجاوز حجم الصورة المشار إليه بواسطة العدسة، وإلا فلن يتم ضمان جودة الصورة لحافة مجال الرؤية.

تعتمد متطلبات جودة التصوير بشكل أساسي على دالة نقل التباين (MTF) والتشويه. وفي تطبيقات القياس، ينبغي إيلاء اهتمام كبير للتشويه.

5.فتحة العدسة وحامل العدسة

تؤثر فتحة عدسات الكاميرات الصناعية بشكل أساسي على سطوع سطح التصوير، ولكن في مجال رؤية الآلة الحالي، يتم تحديد سطوع الصورة النهائي بواسطة العديد من العوامل مثل فتحة العدسة، وجزيئات الكاميرا، ووقت التكامل، ومصدر الضوء، وما إلى ذلك. لذلك، من أجل الحصول على سطوع الصورة المطلوب، يلزم إجراء خطوات ضبط متعددة.

يشير تركيب العدسة في الكاميرا الصناعية إلى واجهة التركيب بين العدسة والكاميرا، ويجب أن يتطابقا. في حال عدم التطابق، ينبغي النظر في استبدال العدسة.

عوامل يجب مراعاتها عند اختيار عدسات الكاميرات الصناعية

6.التكلفة ونضج التكنولوجيا

إذا تبين بعد دراسة شاملة للعوامل المذكورة أعلاه وجود حلول متعددة تلبي المتطلبات، فيمكنك مراعاة التكلفة الشاملة والنضج التقني، وإعطاء الأولوية لها.

ملاحظة: مثال على اختيار العدسات

فيما يلي مثال على كيفية اختيار عدسة لكاميرا صناعية. على سبيل المثال، يحتاج نظام رؤية آلية للكشف عن العملات المعدنية إلى أن يكون مزودًا بـعدسة كاميرا صناعيةالقيود المعروفة هي: كاميرا CCD الصناعية بحجم 2/3 بوصة، وحجم البكسل 4.65 ميكرومتر، وحامل C، ومسافة العمل أكبر من 200 مم، ودقة النظام 0.05 مم، ومصدر الضوء هو مصدر ضوء LED أبيض.

التحليل الأساسي لاختيار العدسات هو كما يلي:

(1) يجب أن تكون العدسة المستخدمة مع مصدر ضوء LED الأبيض في نطاق الضوء المرئي، دون الحاجة إلى تكبير، ويمكن اختيار عدسة ذات تركيز ثابت.

(2) بالنسبة للفحص الصناعي، فإن وظيفة القياس مطلوبة، لذلك يجب أن تكون العدسة المختارة ذات تشويه منخفض.

(3) مسافة العمل والبعد البؤري:

تكبير الصورة: M = 4.65 / (0.05 × 1000) = 0.093

البعد البؤري: F = L * M / (M + 1) = 200 * 0.093 / 1.093 = 17 مم

إذا كانت المسافة المستهدفة مطلوبة لتكون أكبر من 200 مم، فيجب أن يكون البعد البؤري للعدسة المختارة أكبر من 17 مم.

(4) يجب ألا يكون حجم الصورة للعدسة المختارة أصغر من تنسيق CCD، أي 2/3 بوصة على الأقل.

(5) يجب أن يكون حامل العدسة من نوع C-mount لكي يمكن استخدامه مع الكاميرات الصناعية. لا يوجد شرط لفتحة العدسة في الوقت الحالي.

من خلال تحليل وحساب العوامل المذكورة أعلاه، يمكننا الحصول على "مخطط" أولي لعدسات الكاميرات الصناعية: بُعد بؤري أكبر من 17 مم، تركيز ثابت، نطاق الضوء المرئي، قاعدة تثبيت C، متوافقة مع حجم بكسل CCD لا يقل عن 2/3 بوصة، وتشوه صورة منخفض. بناءً على هذه المتطلبات، يمكن إجراء المزيد من الاختيارات. إذا استوفت عدة عدسات هذه المتطلبات، يُنصح بإجراء المزيد من التحسينات واختيار العدسة الأنسب.

الخاتمة:

قامت شركة تشوانغ آن بتنفيذ التصميم الأولي والإنتاج لـالعدسات الصناعيةتُستخدم هذه العدسات في جميع جوانب التطبيقات الصناعية. إذا كنتم مهتمين بالعدسات الصناعية أو لديكم احتياجات منها، يُرجى التواصل معنا في أقرب وقت ممكن.