ข้อต่อเลนส์แบบใด (C-mount หรือ F-mount) เหมาะกับกล้องวิชั่นเครื่องจักรของคุณสำหรับเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่

การเลือกเลนส์แบบที่ถูกต้องสำหรับกล้องวิชั่นเครื่องจักร เลนส์มองเห็นด้วยเครื่องจักร เป็นหนึ่งในการตัดสินใจด้านฮาร์ดแวร์ที่สำคัญที่สุดที่คุณจะต้องทำเมื่อสร้างระบบภาพประสิทธิภาพสูง ขณะที่ขนาดของเซ็นเซอร์มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นในกล้องอุตสาหกรรมรุ่นใหม่ การเลือกแบบเลนส์จะส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของภาพ พื้นที่ครอบคลุม และความเข้ากันได้ของระบบในระยะยาว ดังนั้นการเข้าใจความแตกต่างระหว่าง C-mount และ F-mount จึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งก่อนที่คุณจะตัดสินใจเลือกเลนส์วิชั่นเครื่องจักรสำหรับการใช้งานของคุณ

เลนส์การมองเห็นด้วยเครื่องจักรจะให้ประสิทธิภาพสูงสุดเฉพาะเมื่อใช้งานร่วมกับข้อต่อที่เข้ากันได้และเซนเซอร์ที่สามารถครอบคลุมได้อย่างเต็มที่ ด้วยการนำเซนเซอร์ความละเอียดสูงและรูปแบบขนาดใหญ่มาใช้งานอย่างรวดเร็วในงานตรวจสอบเชิงอุตสาหกรรม การควบคุมอัตโนมัติในโรงงาน และการถ่ายภาพเชิงวิทยาศาสตร์ ช่องว่างระหว่างความสามารถของข้อต่อแบบ C-mount กับ F-mount จึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจ คู่มือนี้อธิบายความแตกต่างด้านกายภาพและด้านแสงของมาตรฐานข้อต่อทั้งสองแบบ และช่วยให้คุณระบุได้ว่าข้อต่อเลนส์การมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบใดเหมาะสมกับกล้องและขนาดเซนเซอร์ของคุณ

ทำความเข้าใจมาตรฐาน C-Mount และ F-Mount

เลนส์การมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ C-Mount

ขั้วต่อแบบ C-mount เป็นมาตรฐานดั้งเดิมสำหรับการถ่ายภาพในอุตสาหกรรม และยังคงเป็นหนึ่งในอินเทอร์เฟซที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับเลนส์วิชันระบบเครื่องจักรในปัจจุบัน เลนส์วิชันระบบเครื่องจักรแบบ C-mount มีเกลียวเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 นิ้ว พร้อมระยะเกลียว 32 เกลียวต่อนิ้ว และระยะโฟกัสจากขอบหน้าแปลน (flange focal distance) เท่ากับ 17.526 มม. ด้วยการออกแบบที่กะทัดรัดนี้ เลนส์วิชันระบบเครื่องจักรแบบ C-mount จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับตัวกล้องขนาดเล็ก และชุดอุปกรณ์ถ่ายภาพที่มีน้ำหนักเบาและคุ้มค่า กล้องอุตสาหกรรมระดับเริ่มต้นและระดับกลางส่วนใหญ่สามารถติดตั้งเลนส์วิชันระบบเครื่องจักรแบบ C-mount ได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้อะแดปเตอร์ใดๆ

อย่างไรก็ตาม เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ C-mount มีวงภาพ (image circle) ที่จำกัด ข้อกำหนดมาตรฐานของ C-mount รองรับวงภาพได้สูงสุดประมาณ 1 นิ้ว ซึ่งสอดคล้องกับเซ็นเซอร์ที่มีขนาดรูปแบบ 1 นิ้ว เมื่อนำเลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรที่มีข้อต่อแบบ C-mount ไปใช้งานร่วมกับเซ็นเซอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่าวงภาพดังกล่าว จะเกิดปัญหาการลดความสว่างบริเวณขอบภาพ (vignetting) และความมืดบริเวณมุมภาพอย่างรุนแรง สำหรับเซ็นเซอร์ที่มีขนาดใหญ่ เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ C-mount มาตรฐานมักไม่สามารถให้การส่องสว่างอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นที่เซ็นเซอร์ทั้งหมดได้

เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ F-Mount

ข้อต่อแบบ F-mount ซึ่งพัฒนาขึ้นในแรกเริ่มสำหรับกล้องถ่ายภาพแบบ SLR ที่ใช้ฟิล์มขนาด 35 มม. ได้กลายเป็นมาตรฐานที่ได้รับความนิยมอย่างกว้างขวางในด้านการถ่ายภาพอุตสาหกรรม เนื่องจากสามารถรองรับเซ็นเซอร์ที่มีขนาดใหญ่ได้อย่างเหมาะสม ซึ่งเลนส์วิชันแมชชีนแบบ F-mount ใช้ระบบเชื่อมต่อแบบบายนอน (bayonet-style) ที่มีระยะโฟกัสจากเฟลนจ์ (flange focal distance) เท่ากับ 46.5 มม. ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของข้อต่อแบบ F-mount ที่ใหญ่กว่านี้ทำให้เลนส์วิชันแมชชีนแบบ F-mount สามารถฉายภาพวงกว้างได้มากขึ้น โดยทั่วไปครอบคลุมเซ็นเซอร์ตั้งแต่ขนาด 1.1 นิ้ว ไปจนถึงรูปแบบฟูลเฟรมแบบ 35 มม. ซึ่งทำให้เลนส์วิชันแมชชีนแบบ F-mount เป็นตัวเลือกอันดับต้นๆ สำหรับกล้องความละเอียดสูงที่ใช้ในการตรวจสอบชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ การทดสอบจอแสดงผลแบบแผ่นแบน (flat-panel display) และการตรวจสอบพื้นที่ขนาดใหญ่บนม้วนวัสดุ (large-area web inspection)

เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ F-mount มักให้ความแข็งแรงเชิงกลที่มากกว่าด้วยเช่นกัน กลไกการล็อกแบบเบย์โอเน็ตของเลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ F-mount ช่วยให้ตำแหน่งมีความมั่นคงและซ้ำได้แม่นยำยิ่งขึ้นเมื่อเทียบกับแบบเกลียว ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมการผลิตที่มีการสั่นสะเทือน เมื่อคุณต้องการเลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรที่รักษาการจัดแนวที่แม่นยำไว้ได้ตลอดระยะเวลาการใช้งานอย่างต่อเนื่อง การออกแบบแบบ F-mount จะให้ข้อได้เปรียบที่ชัดเจน

ขนาดเซนเซอร์และการครอบคลุมวงกลมภาพ

เหตุใดขนาดเซนเซอร์จึงกำหนดทางเลือกของขาตั้งเลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักร

วงกลมภาพของเลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรต้องมีขนาดเท่ากับหรือใหญ่กว่าความยาวเส้นทแยงมุมของเซนเซอร์ที่เลนส์นั้นครอบคลุม หากคุณใช้เซนเซอร์ขนาด 1/2 นิ้ว หรือ 2/3 นิ้ว เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ C-mount มักจะเพียงพอต่อการใช้งาน เซนเซอร์ขนาดเล็กเหล่านี้อยู่ภายในขอบเขตการครอบคลุมของเลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ C-mount มาตรฐานอย่างแน่นอน และรูปแบบที่กะทัดรัดช่วยให้ต้นทุนระบบต่ำลง สำหรับการใช้งานที่มีขนาดเซนเซอร์อยู่ในระดับปานกลาง เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ C-mount ยังคงเป็นทางเลือกที่เหมาะสมและคุ้มค่า

เมื่อกล้องของคุณใช้เซ็นเซอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่า 1 นิ้ว สถานการณ์จะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ซึ่งเลนส์สำหรับระบบวิชั่นแมชชีนที่มีอินเทอร์เฟซแบบ C-mount จะไม่สามารถครอบคลุมเซ็นเซอร์ขนาด 4/3 นิ้ว, APS-C หรือฟูลเฟรมได้อย่างสมบูรณ์ โดยจะเกิดปรากฏการณ์มุมภาพมืด (vignetting) ที่บริเวณมุมภาพ ในกรณีเช่นนี้ เลนส์สำหรับระบบวิชั่นแมชชีนที่ใช้ข้อต่อแบบ F-mount จึงเป็นทางเลือกที่เหมาะสมตามหลักวิศวกรรม เลนส์แบบ F-mount สำหรับระบบวิชั่นแมชชีนจะสร้างภาพวงกลม (image circle) ที่มีขนาดใหญ่กว่า ซึ่งสามารถครอบคลุมเส้นทแยงมุมของเซ็นเซอร์ทั้งหมดได้อย่างเต็มที่ ส่งผลให้รักษาความคมชัดและความสม่ำเสมอของภาพไว้ได้จนถึงมุมภาพทุกมุม การเลือกข้อต่อเลนส์สำหรับระบบวิชั่นแมชชีนที่ไม่เหมาะสมกับขนาดเซ็นเซอร์ของคุณจะส่งผลให้ความแม่นยำในการวัดและการตรวจจับข้อบกพร่องลดลง

การคำนวณข้อกำหนดของภาพวงกลมสำหรับเลนส์ระบบวิชั่นแมชชีน

ก่อนเลือกเลนส์สำหรับระบบการมองเห็นด้วยเครื่องจักร ให้คำนวณความยาวเส้นทแยงมุมของเซนเซอร์โดยใช้ความกว้างและความสูงของพื้นที่เซนเซอร์ที่ใช้งานได้ หากความยาวเส้นทแยงมุมของเซนเซอร์ของคุณเกิน 16 มม. แสดงว่าคุณกำลังเข้าสู่ขอบเขตที่เลนส์สำหรับระบบการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ F-mount เท่านั้นที่จะให้การครอบคลุมภาพอย่างเต็มที่ ปัจจุบันเซนเซอร์ความละเอียดสูงจำนวนมากที่ใช้ร่วมกับเลนส์สำหรับระบบการมองเห็นด้วยเครื่องจักรในการตรวจสอบเชิงความแม่นยำมีความยาวเส้นทแยงมุมเกิน 20 มม. ทำให้เลนส์สำหรับระบบการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ F-mount กลายเป็นมาตรฐานสำหรับแพลตฟอร์มเหล่านี้ โปรดตรวจสอบข้อมูลจำเพาะของวงกลมภาพ (image circle) ที่ระบุในเอกสารข้อมูลเทคนิค (datasheet) ของเลนส์สำหรับระบบการมองเห็นด้วยเครื่องจักรเสมอ ก่อนตัดสินใจเลือกฮาร์ดแวร์ขั้นสุดท้าย

เกณฑ์การเลือกที่ใช้งานได้จริงสำหรับการประยุกต์ใช้งานของคุณ

เมื่อใดควรเลือกเลนส์สำหรับระบบการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ C-mount

เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ C-mount เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมเมื่อกล้องของคุณใช้เซนเซอร์ขนาด 1 นิ้วหรือเล็กกว่านั้น เมื่อน้ำหนักและขนาดกะทัดรัดของระบบมีความสำคัญ และเมื่อคุณต้องการความครอบคลุมในราคาที่คุ้มค่า กล้องที่ใช้ในสายการผลิตเพื่อตรวจสอบฉลาก การอ่านบาร์โค้ด หรือการยืนยันการมีอยู่ของชิ้นส่วน มักใช้เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ C-mount เนื่องจากขนาดเซนเซอร์ในแอปพลิเคชันเหล่านี้ยังคงอยู่ในระดับที่ไม่ใหญ่นัก ความหลากหลายของเลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ C-mount ที่มีให้เลือกในระยะโฟกัสและรูรับแสงที่แตกต่างกัน ทำให้การจัดหาเป็นไปอย่างยืดหยุ่นและประหยัดต้นทุน

เมื่อใดควรเลือกใช้เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ F-mount

เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ F-mount เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับกล้องที่ใช้เซ็นเซอร์ขนาดใหญ่ในงานตรวจสอบที่มีความต้องการสูง หากระบบของคุณใช้กล้องความละเอียด 5 ล้านพิกเซลขึ้นไปพร้อมเซ็นเซอร์รูปแบบใหญ่ เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ F-mount จะให้ขนาดวงภาพ (image circle) และประสิทธิภาพเชิงแสงที่จำเป็น แอปพลิเคชันต่าง ๆ เช่น การตรวจสอบแผงวงจรไฟฟ้า (PCB) การถ่ายภาพเซลล์แสงอาทิตย์ และการตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติบนพื้นผิวขนาดใหญ่ ล้วนอาศัยเลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ F-mount เพื่อรักษาความละเอียดสม่ำเสมอตั้งแต่ขอบหนึ่งไปยังอีกขอบหนึ่ง เมื่อความเร็วในการประมวลผล ความแม่นยำ และการลงทุนในเซ็นเซอร์มีค่าสูงมาก เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ F-mount จะช่วยรักษาทั้งคุณภาพของภาพและผลตอบแทนจากการลงทุน

คำถามที่พบบ่อย

เลนส์สำหรับการมองเห็นด้วยเครื่องจักรแบบ C-mount สามารถใช้งานร่วมกับกล้องแบบ F-mount ได้หรือไม่

เลนส์วิชันแมชชีนแบบ C-mount ไม่สามารถติดตั้งโดยตรงเข้ากับตัวกล้องแบบ F-mount ได้หากไม่มีแอดาปเตอร์ และแม้จะใช้แอดาปเตอร์แล้ว วงภาพ (image circle) ของเลนส์วิชันแมชชีนแบบ C-mount ก็ยังไม่เพียงพอสำหรับเซ็นเซอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่า ทำให้เกิดปรากฏการณ์เวนเนตติ้ง (vignetting) อย่างมาก ดังนั้นสำหรับกล้องที่มีเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่ ควรเลือกใช้เลนส์วิชันแมชชีนแบบ F-mount ซึ่งออกแบบมาให้รองรับวงภาพตามที่ต้องการ

ขนาดเซ็นเซอร์สูงสุดที่เลนส์วิชันแมชชีนแบบ C-mount สามารถครอบคลุมได้คือเท่าใด

เลนส์วิชันแมชชีนแบบ C-mount มาตรฐานถูกออกแบบมาให้ครอบคลุมเซ็นเซอร์ที่มีขนาดสูงสุดถึงรูปแบบ 1 นิ้ว ซึ่งมีเส้นทแยงมุมประมาณ 16 มม. ทั้งนี้ เลนส์วิชันแมชชีนแบบ C-mount บางรุ่นที่ออกแบบพิเศษสำหรับเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่อาจครอบคลุมได้กว้างขึ้นเล็กน้อย แต่สำหรับเซ็นเซอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่า 1 นิ้ว ทางเลือกที่เชื่อถือได้และเหมาะสมทางด้านออปติกมากกว่าคือการใช้เลนส์วิชันแมชชีนแบบ F-mount

การยึดติดเลนส์วิชันแมชชีนมีผลต่อการเลือกความยาวโฟกัสหรือไม่

ใช่ ประเภทของข้อต่อ (mount type) มีผลต่อความยาวโฟกัสที่มีให้เลือกสำหรับเลนส์วิชันแมชชีนของคุณ ตัวเลือกเลนส์วิชันแมชชีนแบบ F-mount มีช่วงความยาวโฟกัสที่กว้างกว่า ซึ่งเหมาะสำหรับเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่และระยะการทำงานที่ยาวขึ้น ส่วนเลนส์วิชันแมชชีนแบบ C-mount มักมีความยาวโฟกัสที่สั้นกว่า เนื่องจากออกแบบมาเพื่อใช้งานร่วมกับเซ็นเซอร์ที่มีขนาดเล็กกว่า ดังนั้น ควรเลือกความยาวโฟกัสของเลนส์วิชันแมชชีนให้สอดคล้องกับระยะการทำงานและขนาดเซ็นเซอร์ของคุณพร้อมกัน