Промислові камери є ключовими компонентами систем машинного зору. Їхня найважливіша функція полягає у перетворенні оптичних сигналів на впорядковані електричні сигнали для невеликих промислових камер високої чіткості.
У системах машинного зору об'єктив промислової камери еквівалентний людському оку, а його основна функція полягає у фокусуванні цільового оптичного зображення на світлочутливій поверхні датчика зображення (промислової камери).
Вся інформація про зображення, оброблена візуальною системою, може бути отримана з об'єктива промислової камери. Якістьоб'єктив промислової камерибезпосередньо впливатиме на загальну роботу зорової системи.
Як вид обладнання для обробки зображень, промислові об'єктиви для камер зазвичай утворюють повноцінну систему отримання зображень із джерелом живлення, камерою тощо. Тому вибір промислових об'єктивів для камер визначається загальними вимогами до системи. Загалом, їх можна проаналізувати та розглянути з таких аспектів:
1.Довжина хвилі та об'єктив зі змінною фокусною відстанню чи ні
Досить легко визначити, чи потрібен об'єктив промислової камери: зум-об'єктив чи об'єктив з фіксованим фокусом. Спочатку необхідно визначити, чи робоча довжина хвилі об'єктива промислової камери знаходиться у фокусі. Під час процесу зйомки, якщо потрібно змінити збільшення, слід використовувати зум-об'єктив, в іншому випадку достатньо об'єктива з фіксованим фокусом.
Щодо робочої довжини хвиліпромислові об'єктиви для камер, діапазон видимого світла є найпоширенішим, а також існують застосування в інших діапазонах. Чи потрібні додаткові заходи фільтрації? Чи це монохроматичне чи поліхроматичне світло? Чи можна ефективно уникнути впливу розсіяного світла? Необхідно всебічно зважити вищезазначені питання, перш ніж визначати робочу довжину хвилі лінзи.
Виберіть об'єктиви для промислових камер
2.Пріоритет надається спеціальним запитам
Залежно від фактичного застосування, можуть бути спеціальні вимоги. Спочатку необхідно підтвердити спеціальні вимоги, наприклад, чи є функція вимірювання, чи потрібен телецентричний об'єктив, чи є фокусна глибина зображення дуже великою тощо. Глибину фокусування часто не сприймають серйозно, але будь-яка система обробки зображень повинна її враховувати.
3.Робоча відстань та фокусна відстань
Робоча відстань і фокусна відстань зазвичай розглядаються разом. Загальна ідея полягає в тому, щоб спочатку визначити роздільну здатність системи, потім зрозуміти збільшення в поєднанні з розміром пікселя ПЗЗ-матриці, а потім зрозуміти можливу відстань між об'єктом і зображенням у поєднанні з обмеженнями просторової структури, щоб додатково оцінити фокусну відстань об'єктива промислової камери.
Отже, фокусна відстань об'єктива промислової камери пов'язана з робочою відстанню об'єктива промислової камери та роздільною здатністю камери (а також з розміром пікселя CCD).
Що слід враховувати під час вибору об'єктивів для промислових камер
4.Розмір зображення та якість зображення
Розмір зображенняоб'єктив промислової камериВибраний розмір має бути сумісним із розміром світлочутливої поверхні промислової камери, а також слід дотримуватися принципу «велике для розміщення малого», тобто світлочутлива поверхня камери не може перевищувати розмір зображення, вказаний об'єктивом, інакше якість зображення по краю поля зору не може бути гарантована.
Вимоги до якості зображення головним чином залежать від MTF та спотворень. У вимірювальних застосуваннях спотворенням слід приділяти особливу увагу.
5.Діафрагма та кріплення об'єктива
Діафрагма промислових об'єктивів камер головним чином впливає на яскравість поверхні зображення, але в сучасних системах машинного зору кінцева яскравість зображення визначається багатьма факторами, такими як діафрагма, частинки камери, час інтеграції, джерело світла тощо. Тому, щоб отримати необхідну яскравість зображення, потрібно виконати кілька кроків налаштування.
Кріплення об'єктива промислової камери – це монтажний інтерфейс між об'єктивом і камерою, і вони повинні збігатися. Якщо вони не збігаються, слід розглянути можливість заміни.
Фактори, які слід враховувати під час вибору об'єктивів для промислових камер
6.Вартість та зрілість технологій
Якщо після всебічного розгляду вищезазначених факторів існує кілька рішень, які відповідають вимогам, можна врахувати комплексну вартість та технічну зрілість і надати їм пріоритет.
P.S.: Приклад вибору об'єктива
Нижче ми наводимо приклад того, як вибрати об'єктив для промислової камери. Наприклад, система машинного зору для виявлення монет повинна бути оснащенаоб'єктив промислової камериВідомі обмеження: ПЗЗ-матриця промислової камери становить 2/3 дюйма, розмір пікселя — 4,65 мкм, кріплення C-подібне, робоча відстань більше 200 мм, роздільна здатність системи — 0,05 мм, а джерелом світла є білий світлодіод.
Основний аналіз для вибору лінз виглядає наступним чином:
(1) Лінза, що використовується з білим світлодіодним джерелом світла, повинна бути у діапазоні видимого світла, без необхідності масштабування, також можна вибрати об'єктив із фіксованим фокусом.
(2) Для промислового контролю потрібна функція вимірювання, тому вибраний об'єктив повинен мати низький рівень спотворень.
(3) Робоча відстань та фокусна відстань:
Збільшення зображення: M=4,65/(0,05 x 1000)=0,093
Фокусна відстань: F= L*M/(M+1)= 200*0,093/1,093=17 мм
Якщо об'єктивна відстань має бути більшою за 200 мм, фокусна відстань обраного об'єктива повинна бути більшою за 17 мм.
(4) Розмір зображення вибраного об'єктива має бути не меншим за формат CCD, тобто щонайменше 2/3 дюйма.
(5) Для використання з промисловими камерами кріплення об’єктива має бути типу C. Наразі вимог до діафрагми немає.
Завдяки аналізу та розрахунку вищезазначених факторів, ми можемо отримати попередній «обрис» об'єктивів для промислових камер: фокусна відстань більше 17 мм, фіксований фокус, діапазон видимого світла, кріплення C-подібного типу, сумісність з розміром пікселя CCD щонайменше 2/3 дюйма та невелике спотворення зображення. Виходячи з цих вимог, можна зробити подальший вибір. Якщо кілька об'єктивів можуть відповідати цим вимогам, рекомендується провести подальшу оптимізацію та вибрати найкращий об'єктив.
Заключні думки:
ChuangAn здійснила попереднє проектування та виробництвопромислові лінзи, які використовуються в усіх аспектах промислового застосування. Якщо ви зацікавлені або маєте потребу в промислових лінзах, будь ласка, зв'яжіться з нами якомога швидше.
Час публікації: 21 січня 2025 р.
