Ken je vervorming in machinevisie?

Heb je ooit een vervormde afbeelding gezien? Een voorwerp dat recht had moeten zijn, wordt gebogen, zelfs de randen zijn gebogen. Dit komt eigenlijk door lensvervorming, wat ervoor zorgt dat het beeld van het voorwerp vervormd wordt, maar het heeft geen invloed op scherpte.

Er zijn twee hoofdtypes optische vervorming in machinevisiesystemen: radiale vervorming en tangentiële vervorming. Het begrijpen van hun oorzaken, effecten en correctiemethoden is cruciaal om betrouwbare visuele inspectieresultaten te waarborgen.

1. Radiale distortie en tangentiële distortie

Daaronder valt de distortie die wordt veroorzaakt doordat de lens niet parallel staat op de beelddrager door montagefouten, wat tangentiële distortie wordt genoemd. Dit zal leiden tot een vertekening van het midden en de rand van het beeld, en de horizontale of verticale lijnen in het beeld zullen krom worden. De radiale distortie wordt veroorzaakt door de vorm en het proces van de lens. Hoe dichter bij de rand van de lens, des te ernstiger de vertekening. Algemeen wordt de bolle radiale vertekening barrel-vertrokkenheid genoemd, en de holle vorm pincushion-vertrokkenheid.

2. De noodzaak van correctie van vertekening

In precisieafhankelijke toepassingen zoals industriële metrologie of geautomatiseerde kwaliteitscontrole kunnen ongecorrigeerde vertekeningen leiden tot catastrofale meetfouten. Een afwijking van zelfs een paar pixels kan resulteren in aanzienlijke dimensionele onnauwkeurigheden in echte eenheden. Gevolglijk wordt correctie van vertekening onontbeerlijk voor beeldgebaseerde beslissingsystemen.

3. Hybride Correctie Strategieën

Aangezien vervorming een inherent kenmerk is van optische systemen, blijft volledige eliminatie onbereikbaar. Een combinatie van hardwareaanpassingen en computationele methoden kan echter de impact ervan verminderen:

Hardware Oplossingen voor Tangentiële Vervorming

Het aanpakken van tangentiële vervorming komt voornamelijk neer op mechanische herkalibratie. Door de lens opnieuw te positioneren om een perfecte paralleliteit met de sensor te bereiken.

Software Oplossingen voor Radiale Vervorming

Radiale vertekening wordt meestal gecorrigeerd via software. De vertekeniscoëfficiënt van de lens wordt berekend en vervolgens door software verwerkt.

Door camera-calibratie (bijv. met schaakbordpatronen) worden deze parameters berekend en toegepast om verteerde pixels te herkaarten naar hun theoretische posities.

C conclusie: Balanceren tussen optica en berekening

Hoewel lensvertrokkingen voortdurende uitdagingen vormen in machinevisie, kunnen hun effecten systematisch worden beheerd. Tangentiële vertekening vereist nauwkeurige hardware-uitlijning, terwijl radiale vertekening geavanceerde softwarecorrectie nodig heeft. Door beide benaderingen te combineren, kunnen ingenieurs de geometrische nauwkeurigheid van afbeeldingen herstellen, zodat visiesystemen de vereiste precisie leveren in moderne industriële toepassingen.