All Categories

Výběr správného objektivu pro aplikace strojového vidění

Time : 2025-07-10

Úvod

Strojové vidění se stalo nedílnou součástí moderních průmyslových a výrobních procesů, které umožňují automatizaci, kontrolu kvality a inspekční úkoly s vysokou přesností. Klíčovou součástí každého systému strojového vidění je objektiv, který hraje klíčovou roli při zachycování jasných a přesných obrazů pro následnou analýzu. Správná volba objektivu je zásadní pro zajištění celkového výkonu a účinnosti aplikace strojového vidění. Tento článek se zaměří na hlavní faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru objektivu pro strojové vidění, spolu s různými typy objektivů a jejich použitím.

Hlavní faktory při výběru objektivu

Úhlové pole pohledu (FOV)

Zorné pole je plocha, kterou může kamera a objektiv zachytit. Určuje ji pracovní vzdálenost (vzdálenost mezi objektivem a zobrazovaným objektem) a ohnisková vzdálenost objektivu. Širší zorné pole je užitečné pro aplikace vyžadující sledování rozsáhlé plochy, například při průmyslové inspekci na velkých plochách nebo ve sledovacích systémech. Například v továrně na balení potravin může být použit objektiv se širokým zorným polem k monitorování celé linky na balení s cílem zajistit, aby všechny produkty byly správně zabalené.

Machine Vision (2).png

Rozlišení

Rozlišovací schopnost objektivu označuje jeho schopnost rozlišovat jemné detaily v obraze. Pro aplikace, kde jsou potřeba přesná měření nebo detekce malých prvků, jsou zapotřebí objektivy s vysokým rozlišením. Například v procesu výroby polovodičů je pro kontrolu miniaturních obvodů na křemíkové destičce třeba použít objektiv s vysokým rozlišením. Rozlišení objektivu se často udává v počtu čárových párů na milimetr (lp/mm). Vyšší hodnota lp/mm značí lepší rozlišovací schopnost objektivu. Je důležité sladit rozlišení objektivu s rozlišením senzoru kamery. Pokud má objektiv nižší rozlišení než senzor, nebude plně využit celý potenciál senzoru.

Hloubka ostrosti (DoF)

Hloubka ostrosti je rozsah vzdáleností od objektivu, ve kterém se objekty na snímku jeví dostatečně ostré. Velká hloubka ostrosti je výhodná, když jsou objekty ve různých vzdálenostech od kamery nebo pokud dochází k určité variabilitě pozice objektu. V systému pro kontrolu 3D tisku, kde mohou tištěné díly mít různou výšku, objektiv s velkou hloubkou ostrosti zajistí, že všechny části objektu budou ostré. Hloubka ostrosti je ovlivněna několika faktory, včetně ohniskové vzdálenosti, velikosti clony a pracovní vzdálenosti. Obecně platí, že kratší ohnisková vzdálenost, menší clona (vyšší f - číslo) a větší pracovní vzdálenost způsobují větší hloubku ostrosti.

Machine Vision (3).png

Zkreslení

Zkreslení objektivu způsobuje, že obraz předmětu se rovnými čarami vypadá zakřiveně. Existují dva hlavní typy zkreslení: sudé zkreslení, kdy se obraz na okrajích zdánlivě vyboulí ven, a polštářové zkreslení, kdy se obraz na okrajích zdánlivě stáhne dovnitř. V aplikacích, kde jsou přesná geometrická měření klíčová, jako je například v metrologii nebo v řízení robotů, jsou nezbytné objektivy s nízkým zkreslením. Například v systému pro manipulaci robotického ramene je potřeba objektivu s minimálním zkreslením, aby bylo možné přesně určit polohu a orientaci objektů.

Machine Vision (4).png

Pracovní vzdálenost

Pracovní vzdálenost je vzdálenost od přední části objektivu k zobrazovanému objektu. Tato vzdálenost je určena požadavky konkrétní aplikace. Některé aplikace, jako je inspekce malých součástek na tištěném spoji, mohou vyžadovat krátkou pracovní vzdálenost, zatímco jiné, například sledování rozsáhlých venkovních ploch, potřebují dlouhou pracovní vzdálenost. Pracovní vzdálenost také ovlivňuje další parametry objektivu, jako je úhel záběru a hloubka ostrosti.

Montáž a kompatibilita

Objektiv musí být kompatibilní s kamerou, se kterou se používá. Různé kamery mají různé typy závitů, například C-mount, CS-mount nebo F-mount. Je důležité zajistit, aby objektiv měl správný závit pro bezpečné upevnění ke kameře. Kromě toho by objektiv měl být kompatibilní s velikostí snímače kamery. Použití objektivu s obrazovým kruhem, který je pro snímač příliš malý, může vést ke zkreslení obrazu (zatemnění rohů obrazu) nebo nedostatečnému pokrytí snímače.

Typy průmyslových objektivů

Objektivy s pevnou ohniskovou vzdáleností

Objektivy s pevnou ohniskovou vzdáleností, známé také jako prime objektivy, mají jedinou, neměnnou ohniskovou vzdálenost. Jsou poměrně jednoduché konstrukce a často nabízejí vysoký optický výkon z hlediska rozlišení a nízkého zkreslení. Tyto objektivy jsou vhodné pro aplikace, kde jsou úhel pohledu a pracovní vzdálenost pevně dané. Například v systému pro čtení čárových kódů na pokladně obchodníka s potravinami lze použít objektiv s pevnou ohniskovou vzdáleností k zachycení ostrých obrázků čárových kódů ze specifické vzdálenosti.

Machine Vision (5).png

Změnitelné objektivy

Zoomové objektivy umožňují uživateli měnit ohniskovou vzdálenost, čímž se mění také zorné pole. Díky tomu jsou vhodné pro aplikace, kdy kamera potřebuje zachytit různé oblasti nebo objekty ve vzdálenenostech. V systému bezpečnostního dohledu lze zoom objektiv přizpůsobit tak, aby se zaměřil na různé části budovy nebo sledoval pohybující se objekty. Zoomové objektivy však nemusí nabízet stejnou úroveň optického výkonu jako objektivy s pevnou ohniskovou vzdáleností, zejména pokud jde o rozlišení a zkreslení.

Machine Vision (6).png

Telecentrické čočky

Telecentrické objektivy jsou navrženy tak, aby měly konstantní zvětšení bez ohledu na vzdálenost objektu v určitém rozmezí. To je činí ideálními pro aplikace vyžadující přesné rozměrové měření, například při kontrole kvality výrobních dílů. V továrně na přesné obrábění lze telecentrické objektivy použít k měření rozměrů opracovaných komponent s vysokou přesností, protože eliminují účinky perspektivního zkreslení.

Machine Vision (7).png

Makro objektivy

Makro objektivy jsou optimalizovány pro makrofotografii a jsou schopné dosahovat vysokých zvětšovacích poměrů. Používají se v aplikacích, kde je třeba zkoumat malé předměty nebo jemné detaily, například při inspekci šperků nebo zobrazování biologických vzorků. V procesu výroby šperků lze makro objektivy použít k kontrole komplikovaných detailů kování drahokamů nebo kvality kovových částí.

Machine Vision (8).png

Závěr

Výběr správného objektivu pro aplikaci průmyslového vidění je složitý proces, který zahrnuje zvážení více faktorů. Pečlivým vyhodnocením zorného pole, rozlišení, hloubky ostrosti, zkreslení, pracovní vzdálenosti, kompatibility se systémem upevnění a požadavků na prostředí mohou inženýři a integrační specialisté vybrat objektiv, který optimalizuje výkon systému průmyslového vidění. Ať už jde o průmyslovou automatizaci, kontrolu kvality nebo vědecký výzkum, správná volba objektivu je klíčem k získání přesných a spolehlivých obrazových dat pro další analýzy a rozhodovací procesy.

PREV : Žádný

NEXT : Rychlost a přesnost: Jak kamery strojového vidění optimalizují výkon výrobních linek

DotazDotaz

Kontaktujte HIFLY ještě dnes:

Name
Společnost
Mobil
Země
Email
Zpráva
0/1000
Email Email WhatsApp WhatsApp WeChat WeChat
WeChat
TopTop