چگونه لنز مناسب برای دوربین‌های صنعتی را انتخاب کنیم؟

دوربین‌های صنعتی اجزای کلیدی در سیستم‌های بینایی ماشین هستند. اساسی‌ترین وظیفه آنها تبدیل سیگنال‌های نوری به سیگنال‌های الکتریکی منظم برای دوربین‌های صنعتی کوچک با کیفیت بالا است.

در سیستم‌های بینایی ماشین، لنز دوربین صنعتی معادل چشم انسان است و وظیفه اصلی آن متمرکز کردن تصویر نوری هدف بر روی سطح حساس به نور حسگر تصویر (دوربین صنعتی) است.

تمام اطلاعات تصویر پردازش شده توسط سیستم بصری را می‌توان از لنز دوربین صنعتی دریافت کرد. کیفیتلنز دوربین صنعتیبه طور مستقیم بر عملکرد کلی سیستم بینایی تأثیر خواهد گذاشت.

به عنوان نوعی تجهیزات تصویربرداری، لنزهای دوربین صنعتی معمولاً یک سیستم کامل تصویربرداری را با منبع تغذیه، دوربین و غیره تشکیل می‌دهند. بنابراین، انتخاب لنزهای دوربین صنعتی توسط الزامات کلی سیستم تعیین می‌شود. به طور کلی، می‌توان آن را از جنبه‌های زیر تجزیه و تحلیل و بررسی کرد:

1.طول موج و لنز زوم یا نه

تأیید اینکه آیا لنز دوربین صنعتی به لنز زوم نیاز دارد یا لنز با فوکوس ثابت، نسبتاً آسان است. ابتدا لازم است مشخص شود که آیا طول موج کاری لنز دوربین صنعتی در فوکوس است یا خیر. در طول فرآیند تصویربرداری، اگر نیاز به تغییر بزرگنمایی باشد، باید از لنز زوم استفاده شود، در غیر این صورت یک لنز با فوکوس ثابت کافی است.

با توجه به طول موج کاریلنزهای دوربین صنعتی، باند نور مرئی رایج‌ترین باند است و کاربردهایی در باندهای دیگر نیز وجود دارد. آیا اقدامات فیلترینگ اضافی مورد نیاز است؟ آیا نور تک رنگ است یا چند رنگ؟ آیا می‌توان از تأثیر نورهای مزاحم به طور مؤثر جلوگیری کرد؟ قبل از تعیین طول موج کاری لنز، لازم است مسائل فوق به طور جامع سنجیده شود.

انتخاب لنزهای دوربین صنعتی

2.اولویت با درخواست‌های ویژه است

بسته به کاربرد واقعی، ممکن است الزامات خاصی وجود داشته باشد. الزامات خاص باید ابتدا تأیید شوند، به عنوان مثال، آیا تابع اندازه‌گیری وجود دارد، آیا به لنز تله‌سنتریک نیاز است، آیا عمق کانونی تصویر بسیار زیاد است و غیره. عمق فوکوس اغلب جدی گرفته نمی‌شود، اما هر سیستم پردازش تصویر باید آن را در نظر بگیرد.

3.فاصله کاری و فاصله کانونی

فاصله کاری و فاصله کانونی معمولاً با هم در نظر گرفته می‌شوند. ایده کلی این است که ابتدا وضوح سیستم تعیین شود، سپس بزرگنمایی در ترکیب با اندازه پیکسل CCD درک شود و سپس فاصله احتمالی جسم تا تصویر در ترکیب با محدودیت‌های ساختار فضایی درک شود تا بتوان فاصله کانونی لنز دوربین صنعتی را بیشتر تخمین زد.

بنابراین، فاصله کانونی لنز دوربین صنعتی به فاصله کاری لنز دوربین صنعتی و وضوح دوربین (و همچنین اندازه پیکسل CCD) مربوط می‌شود.

نکاتی که باید هنگام انتخاب لنزهای دوربین صنعتی در نظر بگیرید

4.اندازه تصویر و کیفیت تصویر

اندازه تصویر ازلنز دوربین صنعتیانتخاب باید با اندازه سطح حساس به نور دوربین صنعتی سازگار باشد و اصل «بزرگ برای تطبیق با کوچک» رعایت شود، یعنی سطح حساس به نور دوربین نباید از اندازه تصویر نشان داده شده توسط لنز تجاوز کند، در غیر این صورت کیفیت تصویر میدان دید لبه تضمین نمی‌شود.

الزامات کیفیت تصویربرداری عمدتاً به MTF و اعوجاج بستگی دارد. در کاربردهای اندازه‌گیری، باید به اعوجاج توجه زیادی شود.

5.دیافراگم و پایه لنز

دیافراگم لنزهای دوربین‌های صنعتی عمدتاً بر روشنایی سطح تصویربرداری تأثیر می‌گذارد، اما در بینایی ماشین فعلی، روشنایی نهایی تصویر توسط عوامل زیادی مانند دیافراگم، ذرات دوربین، زمان ادغام، منبع نور و غیره تعیین می‌شود. بنابراین، برای به دست آوردن روشنایی تصویر مورد نیاز، چندین مرحله تنظیم مورد نیاز است.

پایه لنز یک دوربین صنعتی به رابط نصب بین لنز و دوربین اشاره دارد و این دو باید با هم مطابقت داشته باشند. هنگامی که این دو با هم مطابقت نداشته باشند، باید تعویض دوربین در نظر گرفته شود.

عواملی که باید هنگام انتخاب لنزهای دوربین صنعتی در نظر بگیرید

6.هزینه و بلوغ فناوری

اگر پس از بررسی جامع عوامل فوق، چندین راه‌حل وجود داشته باشد که الزامات را برآورده می‌کنند، می‌توانید هزینه جامع و بلوغ فنی را در نظر بگیرید و به آنها اولویت دهید.

پی‌نوشت: مثالی از انتخاب لنز

در زیر مثالی از نحوه انتخاب لنز برای دوربین صنعتی ارائه می‌دهیم. به عنوان مثال، یک سیستم بینایی ماشین برای تشخیص سکه باید به یکلنز دوربین صنعتیمحدودیت‌های شناخته‌شده عبارتند از: CCD دوربین صنعتی 2/3 اینچ، اندازه پیکسل 4.65 میکرومتر، نوع C-mount، فاصله کاری بیشتر از 200 میلی‌متر، وضوح سیستم 0.05 میلی‌متر و منبع نور، یک منبع نور LED سفید است.

تحلیل اساسی برای انتخاب لنزها به شرح زیر است:

(1) لنز مورد استفاده با منبع نور LED سفید باید در محدوده نور مرئی باشد، نیازی به زوم نیست و می‌توان یک لنز با فوکوس ثابت انتخاب کرد.

(2) برای بازرسی صنعتی، عملکرد اندازه‌گیری مورد نیاز است، بنابراین لنز انتخاب شده باید اعوجاج کمی داشته باشد.

(3) فاصله کاری و فاصله کانونی:

بزرگنمایی تصویر: M=4.65/(0.05 x 1000)=0.093

فاصله کانونی: F = L*M/(M+1)= 200*0.093/1.093=17 میلی‌متر

اگر فاصله شیئی مورد نیاز بیشتر از ۲۰۰ میلی‌متر باشد، فاصله کانونی لنز انتخابی باید بیشتر از ۱۷ میلی‌متر باشد.

(4) اندازه تصویر لنز انتخاب شده نباید کوچکتر از فرمت CCD باشد، یعنی حداقل 2/3 اینچ.

(5) برای اینکه بتوان از دوربین‌های صنعتی استفاده کرد، لازم است پایه لنز از نوع C-mount باشد. در حال حاضر نیازی به دیافراگم نیست.

از طریق تجزیه و تحلیل و محاسبه عوامل فوق، می‌توانیم «طرح کلی» اولیه لنزهای دوربین صنعتی را بدست آوریم: فاصله کانونی بیشتر از ۱۷ میلی‌متر، فوکوس ثابت، محدوده نور مرئی، پایه C، سازگار با حداقل اندازه پیکسل CCD 2/3 اینچی، و اعوجاج تصویر کم. بر اساس این الزامات، می‌توان انتخاب‌های بیشتری انجام داد. اگر چندین لنز بتوانند این الزامات را برآورده کنند، توصیه می‌شود که بهینه‌سازی بیشتری انجام شود و بهترین لنز انتخاب شود.

نکات پایانی：

چوانگ‌آن طراحی و تولید اولیه را انجام داده استلنزهای صنعتیکه در تمام جنبه‌های کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگر به لنزهای صنعتی علاقه‌مند هستید یا به آنها نیاز دارید، لطفاً در اسرع وقت با ما تماس بگیرید.