Как выбрать линзы для машинного зрения

Типы изпромышленный объективустанавливать

Существует четыре основных типа байонетов: F-mount, C-mount, CS-mount и M12-mount. F-mount — это универсальный байонет, обычно подходящий для объективов с фокусным расстоянием более 25 мм. Когда фокусное расстояние объектива меньше примерно 25 мм, из-за небольших размеров объектива используется C-mount или CS-mount, а некоторые используют байонет M12.

Разница между креплением C и креплением CS

Разница между интерфейсами C и CS заключается в различном расстоянии от контактной поверхности объектива и камеры до фокальной плоскости объектива (места, где должен располагаться ПЗС-фотодатчик камеры). Для интерфейса C-mount это расстояние составляет 17,53 мм.

К объективу с байонетом CS можно добавить переходное кольцо C/CS диаметром 5 мм, что позволит использовать его с камерами типа C.

линза машинного зрения-01

Разница между креплением C и креплением CS

Основные параметры промышленных линз

Поле зрения (FOV):

FOV (поле зрения) обозначает видимый диапазон наблюдаемого объекта, то есть часть объекта, захваченную сенсором камеры. (Диапазон поля зрения — это параметр, который необходимо понимать при выборе).

линза машинного зрения-02

Поле зрения

Рабочее расстояние (РД):

Относится к расстоянию от передней части линзы до исследуемого объекта. То есть, это расстояние от поверхности до объекта, при котором изображение получается четким.

Разрешение:

Наименьший различимый размер элемента на исследуемом объекте, который может быть измерен системой визуализации. В большинстве случаев, чем меньше поле зрения, тем выше разрешение.

Глубина резкости (DOF):

Способность линзы сохранять желаемое разрешение, когда объекты находятся ближе или дальше от точки оптимальной фокусировки.

линза машинного зрения-03

Глубина обзора

Другие параметрыпромышленные линзы

Размер фоточувствительного чипа:

Эффективная площадь матрицы сенсора камеры обычно определяется по горизонтали. Этот параметр очень важен для определения правильного масштабирования объектива с целью получения желаемого поля зрения. Коэффициент первичного увеличения объектива (PMAG) определяется как отношение размера матрицы сенсора к полю зрения. Хотя к основным параметрам относятся размер и поле зрения фоточувствительной матрицы, PMAG не является базовым параметром.

линза машинного зрения-04

Размер фоточувствительного чипа

Фокусное расстояние (f):

«Фокусное расстояние — это мера концентрации или расходимости света в оптической системе, то есть расстояние от оптического центра линзы до фокуса сбора света. Это также расстояние от центра линзы до плоскости изображения, такой как пленка или ПЗС-матрица в камере. f = {рабочее расстояние/поле зрения, длинная сторона (или короткая сторона)}, длинная сторона (или короткая сторона) ПЗС-матрицы»

Влияние фокусного расстояния: чем меньше фокусное расстояние, тем больше глубина резкости; чем меньше фокусное расстояние, тем больше искажение; чем меньше фокусное расстояние, тем сильнее виньетирование, которое уменьшает освещенность на краю аберрации.

Разрешение:

Указывает минимальное расстояние между двумя точками, которое можно увидеть с помощью набора объективов.

0,61x используемая длина волны (λ) / NA = разрешение (μ)

Теоретически, описанный выше метод расчета позволяет определить разрешение, но не учитывает искажения.

※Используемая длина волны составляет 550 нм.

Определение:

Количество черно-белых линий, видимых в середине 1 мм, равно. Единица измерения (лп)/мм.

MTF (функция передачи модуляции)

линза машинного зрения-05

МТФ

Искажение:

Одним из показателей, измеряющих характеристики объектива, является аберрация. Она представляет собой прямую линию, выходящую за пределы главной оси в плоскости объекта, которая после получения изображения оптической системой превращается в кривую. Ошибка формирования изображения этой оптической системой называется искажением. Искажение, вызванное аберрацией, влияет только на геометрию изображения, а не на его резкость.

Диафрагма и число F:

Линзовидная пленка — это устройство, используемое для регулирования количества света, проходящего через линзу, обычно внутри линзы. Для обозначения размера диафрагмы используется значение F, например, f1.4, F2.0, F2.8 и т. д.

линза машинного зрения-06

Диафрагма и число F

Оптическое увеличение:

Формула для расчета основного коэффициента масштабирования выглядит следующим образом: PMAG = размер сенсора (мм) / поле зрения (мм)

Увеличение дисплея

Увеличение изображения широко используется в микроскопии. Увеличение изображения измеряемого объекта зависит от трех факторов: оптического увеличения линзы, размера сенсорного чипа промышленной камеры (размера поверхности объекта измерения) и размера дисплея.

Увеличение дисплея = оптическое увеличение линзы × размер дисплея × 25,4 / размер диагонали.

Основные категории промышленных линз

Классификация

•По фокусному расстоянию: фикс-объектив и зум-объектив

•По типу диафрагмы: фиксированная диафрагма и переменная диафрагма

•По интерфейсу: интерфейс C, интерфейс CS, интерфейс F и т. д.

•Разделение на кратные: объектив с фиксированным увеличением, объектив с плавным зумом

•К наиболее важным линзам, широко используемым в индустрии машинного зрения, относятся, в основном, линзы FA, телецентрические линзы, промышленные микроскопы и т. д.

Основные моменты, которые необходимо учитывать при выборелинза машинного зрения:

1. Поле зрения, оптическое увеличение и желаемое рабочее расстояние: При выборе объектива мы будем отдавать предпочтение объективу с полем зрения немного большим, чем измеряемый объект, чтобы облегчить управление движением.

2. Требования к глубине резкости: Для проектов, требующих большой глубины резкости, используйте как можно меньшую диафрагму; при выборе объектива с увеличением отдавайте предпочтение объективу с малым увеличением, насколько это позволяет проект. Если требования проекта более строгие, я, как правило, выбираю современный объектив с большой глубиной резкости.

3. Размер сенсора и интерфейс камеры: Например, объектив 2/3″ поддерживает наибольшую площадь наклона промышленной камеры — 2/3″, он не может поддерживать промышленные камеры размером более 1 дюйма.

4. Доступное пространство: Клиентам не представляется возможным изменить размер оборудования, если данная схема является необязательной.


Дата публикации: 15 ноября 2022 г.