Memilih Kanta yang Sesuai untuk Aplikasi Penglihatan Mesin

Pengenalan

Penglihatan mesin telah menjadi sebahagian integral daripada proses industri dan pengeluaran moden, membolehkan tugas-tugas pengautomasian, kawalan kualiti, dan pemeriksaan dilakukan dengan ketepatan tinggi. Sebahagian komponen kritikal dalam mana-mana sistem penglihatan mesin adalah kanta, yang memainkan peranan utama dalam menangkap imej yang jelas dan tepat untuk analisis seterusnya. Pemilihan kanta yang betul adalah penting bagi memastikan keseluruhan prestasi dan keberkesanan aplikasi penglihatan mesin. Artikel ini akan meneroka faktor-faktor utama yang perlu dipertimbangkan semasa memilih kanta untuk penglihatan mesin, bersama-sama pelbagai jenis kanta dan aplikasinya.

Faktor-Faktor Utama Dalam Pemilihan Kanta

Medan pandangan (FOV)

Medan penglihatan ialah kawasan yang boleh dirakam oleh kamera dan kanta. Ia ditentukan oleh jarak kerja (jarak antara kanta dengan objek yang diimejkan) dan panjang fokus kanta tersebut. Medan penglihatan yang lebih luas adalah berguna untuk aplikasi yang memerlukan pemantauan kawasan yang besar, seperti dalam pemeriksaan industri berskala besar atau sistem keselamatan. Sebagai contoh, di sebuah kilang pembungkusan makanan, kanta medan penglihatan yang luas boleh digunakan untuk memantau keseluruhan talian pembungkusan bagi memastikan semua produk telah dibungkus dengan betul.

Resolusi

Resolusi kanta merujuk kepada keupayaannya untuk membezakan butiran halus dalam sesebuah imej. Kanta beresolusi tinggi adalah diperlukan untuk aplikasi di mana pengukuran tepat atau pengesanan ciri-ciri kecil diperlukan. Dalam proses pembuatan semikonduktor, sebagai contoh, kanta beresolusi tinggi diperlukan untuk memeriksa litar-litar halus pada wafer silikon. Resolusi kanta biasanya dinyatakan dalam pasangan garis per milimeter (lp/mm). Nilai lp/mm yang lebih tinggi menunjukkan kanta yang mempunyai keupayaan resolusi yang lebih baik. Adalah penting untuk memadankan resolusi kanta dengan resolusi sensor kamera. Sekiranya kanta mempunyai resolusi yang lebih rendah berbanding sensor, potensi penuh sensor tidak akan dapat dimanfaatkan.

Kedalaman medan (DoF)

Julat tajam (depth of field) merujuk kepada julat jarak dari kanta di mana objek kelihatan tajam secara boleh diterima dalam sesebuah imej. Julat tajam yang besar adalah berguna apabila objek berada pada pelbagai jarak dari kamera atau terdapat sedikit perbezaan pada kedudukan objek. Dalam sistem pemeriksaan pencetakan 3D, di mana bahagian yang dicetak mungkin mempunyai ketinggian berbeza, kanta dengan julat tajam yang besar dapat memastikan keseluruhan bahagian objek kelihatan tajam. Julat tajam dipengaruhi oleh beberapa faktor termasuk panjang fokus, saiz bukaan dan jarak kerja. Secara amnya, panjang fokus yang lebih pendek, bukaan yang lebih kecil (nombor f yang lebih tinggi), dan jarak kerja yang lebih jauh akan menghasilkan julat tajam yang lebih besar.

Penyimpangan

Sesalan pada kanta menyebabkan imej objek ber garis lurus kelihatan bengkok. Terdapat dua jenis sesalan utama: sesalan tong, di mana imej kelihatan membengkak ke luar pada tepi-tepinya, dan sesalan bantal jarum, di mana imej kelihatan mengecut ke dalam pada tepi-tepinya. Dalam aplikasi di mana pengukuran geometri yang tepat adalah penting, seperti dalam metrologi atau panduan robotik, kanta dengan sesalan yang rendah adalah sangat diperlukan. Sebagai contoh, dalam sistem lengan robotik mengambil barang, sebuah kanta dengan sesedikit mungkin kesalahan sesalan diperlukan untuk mengenal pasti kedudukan dan orientasi objek secara tepat.

Jarak kerja

Jarak kerja ialah jarak dari bahagian hadapan kanta ke objek yang diimejkan. Ia ditentukan oleh keperluan aplikasi. Sesetengah aplikasi, seperti memeriksa komponen kecil pada papan litar bercetak, mungkin memerlukan jarak kerja yang pendek, manakala aplikasi lain, seperti memantau kawasan luar yang besar, memerlukan jarak kerja yang panjang. Jarak kerja juga menjejaskan parameter kanta yang lain, seperti sudut pandangan dan kedalaman medan.

Pemasangan dan Keserasian

Kanta mesti serasi dengan kamera yang digunakannya. Kamera yang berbeza mempunyai jenis pemaut yang berbeza, seperti pemaut C, pemaut CS, atau pemaut F. Penting untuk memastikan kanta tersebut mempunyai pemaut yang betul supaya muat pada kamera dengan sekuruhnya. Selain itu, kanta tersebut juga mesti serasi dengan saiz sensor kamera. Menggunakan kanta dengan bulatan imej yang terlalu kecil untuk sensor boleh menyebabkan vignetting (gelap pada penjuru imej) atau liputan sensor yang tidak lengkap.

Jenis-Jenis Kanta Penglihatan Mesin

Kanta Berfokus Tetap

Kanta berfokus tetap, juga dikenali sebagai kanta perdana, mempunyai panjang fokus tunggal yang tidak berubah. Kanta ini relatif mudah dari segi reka bentuk dan sering menawarkan prestasi optik yang tinggi dari segi resolusi dan kelengkungan rendah. Kanta ini sesuai digunakan dalam aplikasi di mana medan penglihatan dan jarak kerja adalah tetap. Sebagai contoh, dalam sistem pembaca kod bar di kaunter bayaran pasar raya, kanta berfokus tetap boleh digunakan untuk menangkap imej kod bar dengan jelas pada jarak tertentu.

Kanta Zoom

Kanta zum membenarkan pengguna mengubah panjang fokus, yang seterusnya mengubah sudut penglihatan. Ini menjadikannya serba boleh untuk aplikasi di mana kamera perlu menangkap kawasan atau objek yang berbeza pada jarak yang pelbagai. Dalam sistem keselamatan pengawasan, kanta zum boleh dilaraskan untuk memberi tumpuan kepada bahagian-bahagian tertentu pada bangunan atau untuk mengesan objek yang bergerak. Walau bagaimanapun, kanta zum mungkin tidak menawarkan tahap prestasi optik yang sama seperti kanta berpanjang fokus tetap, terutamanya dari segi resolusi dan penyimpangan.

Lensa Telepusat

Kanta telecentric direka supaya mempunyai pembesaran yang malar tanpa mengira jarak objek dalam julat tertentu. Ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan ukuran dimensi yang tepat, seperti dalam kawalan kualiti komponen yang dikeluarkan. Di kilang pemprosesan presisi, kanta telecentric boleh digunakan untuk mengukur dimensi komponen mesin dengan ketepatan tinggi, memandangkan kanta ini dapat menghilangkan kesan penyimpangan perspektif.

Lensa makro

Kanta makro dioptimumkan untuk fotografi jarak dekat dan mampu mencapai nisbah pembesaran yang tinggi. Kanta ini digunakan dalam aplikasi di mana objek kecil atau butiran halus perlu diperiksa, seperti dalam pemeriksaan barangan kemas atau pengimejan spesimen biologi. Dalam proses pengeluaran barangan kemas, kanta makro boleh digunakan untuk memeriksa butiran halus pada tetapan batu permata atau kualiti kerja logam.

Kesimpulan

Memilih kanta yang sesuai untuk aplikasi penglihatan mesin adalah proses yang kompleks yang melibatkan pertimbangan berbagai faktor. Dengan menilai secara teliti medan penglihatan, resolusi, kedalaman medan, keselahan imbasan, jarak kerja, keserasian pemasangan, dan keperluan persekitaran, jurutera dan penyepadu sistem boleh memilih kanta yang akan mengoptimumkan prestasi sistem penglihatan mesin. Sama ada untuk automasi industri, kawalan kualiti, atau penyelidikan saintifik, pemilihan kanta yang betul adalah kunci untuk memperoleh data imej yang tepat dan boleh dipercayai bagi tujuan analisis dan pembuatan keputusan seterusnya.