Le telecamere industriali sono componenti chiave nei sistemi di visione artificiale. La loro funzione principale è quella di convertire i segnali ottici in segnali elettrici ordinati per le piccole telecamere industriali ad alta definizione.
Nei sistemi di visione artificiale, l'obiettivo di una telecamera industriale è equivalente all'occhio umano e la sua funzione principale è quella di mettere a fuoco l'immagine ottica del bersaglio sulla superficie fotosensibile del sensore di immagine (telecamera industriale).
Tutte le informazioni sull'immagine elaborate dal sistema visivo possono essere ottenute dall'obiettivo della telecamera industriale. La qualità dell'obiettivo per fotocamera industrialeinfluirà direttamente sulle prestazioni complessive del sistema visivo.
In quanto apparecchiature di imaging, gli obiettivi per telecamere industriali solitamente costituiscono un sistema completo di acquisizione immagini, comprensivo di alimentatore, telecamera, ecc. Pertanto, la scelta degli obiettivi per telecamere industriali è determinata dai requisiti complessivi del sistema. In generale, questi possono essere analizzati e considerati sotto i seguenti aspetti:
1.Lunghezza d'onda e obiettivo zoom o no
È relativamente semplice stabilire se un obiettivo per telecamera industriale necessita di uno zoom o di un obiettivo a fuoco fisso. Innanzitutto, è necessario verificare che la lunghezza d'onda di lavoro dell'obiettivo sia a fuoco. Se durante l'acquisizione delle immagini è necessario modificare l'ingrandimento, si dovrebbe utilizzare uno zoom; in caso contrario, è sufficiente un obiettivo a fuoco fisso.
Per quanto riguarda la lunghezza d'onda di lavoro diobiettivi per fotocamere industrialiLa banda della luce visibile è la più comune, ma esistono anche applicazioni in altre bande. Sono necessarie ulteriori misure di filtraggio? Si tratta di luce monocromatica o policromatica? È possibile evitare efficacemente l'influenza della luce diffusa? È necessario valutare attentamente tutti questi aspetti prima di determinare la lunghezza d'onda di lavoro della lente.
Scegli obiettivi per fotocamere industriali
2.Le richieste speciali hanno la priorità.
A seconda dell'applicazione specifica, potrebbero esserci requisiti particolari. Tali requisiti devono essere preventivamente verificati, ad esempio, se è necessaria una funzione di misurazione, se è richiesto un obiettivo telecentrico, se la profondità di campo dell'immagine è molto elevata, ecc. La profondità di campo viene spesso sottovalutata, ma qualsiasi sistema di elaborazione delle immagini deve tenerne conto.
3.Distanza di lavoro e lunghezza focale
La distanza di lavoro e la lunghezza focale vengono solitamente considerate congiuntamente. L'idea generale è di determinare innanzitutto la risoluzione del sistema, quindi di comprendere l'ingrandimento in combinazione con la dimensione dei pixel del CCD e infine di valutare la possibile distanza oggetto-immagine in combinazione con i vincoli della struttura spaziale, in modo da stimare ulteriormente la lunghezza focale dell'obiettivo della telecamera industriale.
Pertanto, la lunghezza focale dell'obiettivo della telecamera industriale è correlata alla distanza di lavoro dell'obiettivo stesso e alla risoluzione della telecamera (nonché alla dimensione dei pixel del CCD).
Aspetti da considerare nella scelta degli obiettivi per fotocamere industriali.
4.Dimensioni e qualità dell'immagine
La dimensione dell'immagine dell'obiettivo per fotocamera industrialeLa lente da selezionare deve essere compatibile con le dimensioni della superficie fotosensibile della telecamera industriale e deve essere rispettato il principio "grande per piccolo", ovvero la superficie fotosensibile della telecamera non può superare le dimensioni dell'immagine indicate dall'obiettivo, altrimenti non è possibile garantire la qualità dell'immagine del campo visivo ai bordi.
I requisiti per la qualità dell'immagine dipendono principalmente dalla MTF e dalla distorsione. Nelle applicazioni di misurazione, è necessario prestare particolare attenzione alla distorsione.
5.Apertura e attacco dell'obiettivo
L'apertura del diaframma degli obiettivi delle telecamere industriali influisce principalmente sulla luminosità della superficie di ripresa, ma nella visione artificiale attuale, la luminosità finale dell'immagine è determinata da molti fattori come l'apertura, le particelle della telecamera, il tempo di integrazione, la sorgente luminosa, ecc. Pertanto, per ottenere la luminosità dell'immagine desiderata, sono necessari diversi passaggi di regolazione.
L'attacco dell'obiettivo di una telecamera industriale si riferisce all'interfaccia di montaggio tra l'obiettivo e la telecamera, e i due devono essere compatibili. Se non lo sono, è consigliabile valutare la sostituzione.
Fattori da considerare nella scelta degli obiettivi per fotocamere industriali
6.Costo e maturità tecnologica
Se, dopo un'attenta valutazione dei fattori sopra menzionati, emergono più soluzioni che soddisfano i requisiti, è possibile considerare il costo complessivo e la maturità tecnica, dando priorità a queste ultime.
PS: Esempio di selezione delle lenti
Di seguito forniamo un esempio di come scegliere un obiettivo per una telecamera industriale. Ad esempio, un sistema di visione artificiale per il rilevamento di monete deve essere dotato di unobiettivo per fotocamera industrialeI vincoli noti sono: il sensore CCD della telecamera industriale è da 2/3 di pollice, la dimensione dei pixel è di 4,65 μm, l'attacco è C-mount, la distanza di lavoro è superiore a 200 mm, la risoluzione del sistema è di 0,05 mm e la sorgente luminosa è una sorgente luminosa a LED bianca.
L'analisi di base per la selezione delle lenti è la seguente:
(1)L'obiettivo utilizzato con la sorgente luminosa a LED bianca deve essere nella gamma della luce visibile, senza requisiti di zoom, e può essere selezionato un obiettivo a fuoco fisso.
(2) Per l'ispezione industriale è richiesta la funzione di misurazione, quindi l'obiettivo selezionato deve avere una bassa distorsione.
(3) Distanza di lavoro e lunghezza focale:
Ingrandimento dell'immagine: M=4,65/(0,05 x 1000)=0,093
Lunghezza focale: F = L*M/(M+1) = 200*0,093/1,093 = 17 mm
Se la distanza dell'obiettivo deve essere superiore a 200 mm, la lunghezza focale dell'obiettivo selezionato deve essere superiore a 17 mm.
(4) La dimensione dell'immagine dell'obiettivo selezionato non deve essere inferiore al formato CCD, vale a dire, almeno 2/3 di pollice.
(5) L'attacco dell'obiettivo deve essere di tipo C-mount per poter essere utilizzato con telecamere industriali. Al momento non è richiesto alcun tipo di apertura.
Attraverso l'analisi e il calcolo dei fattori sopra menzionati, possiamo ottenere una "linea guida" preliminare per gli obiettivi per telecamere industriali: lunghezza focale superiore a 17 mm, messa a fuoco fissa, gamma di luce visibile, attacco C-mount, compatibilità con pixel CCD di almeno 2/3 di pollice e bassa distorsione dell'immagine. Sulla base di questi requisiti, è possibile procedere a un'ulteriore selezione. Se più obiettivi soddisfano questi requisiti, si consiglia di ottimizzare ulteriormente e selezionare l'obiettivo più adatto.
Considerazioni finali:
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Data di pubblicazione: 21 gennaio 2025
