Типи об’єктивів машинного зору: пояснення — фіксовані, телесентрічні, зум-об’єктиви

Об'єктиви з фіксованою фокусною відстанню: основа стабільності й чіткості в машинному зорі

Стабільне збільшення, мінімальні спотворення та висока продуктивність за показником МПФ

Промислове зображення дає значно кращі результати з об'єктивами з фіксованою фокусною відстанню об'єктивами оскільки вони залишаються стабільними навіть при зміні робочої відстані. Ці об'єктиви підтримують збільшення в межах ±0,05 %, що є досить вражаючим показником, враховуючи, наскільки чутливими можуть бути деякі застосування. Оптична конструкція також не є складною, тому спотворення залишаються нижче 0,1 %. Це має велике значення для точних вимірювань у метрології. Щодо метрик якості зображення, ці об'єктиви отримують більше 0,8 за шкалою MTF при 50 лінійних пар на міліметр. Що це означає? Більш чіткі краї та елементи, які легше надійно розпізнати. Зум-об'єктиви просто не можуть забезпечити таку стабільність продуктивності в більшості промислових умов.

Ідеальні сфери застосування: швидкісний інспекційний контроль та повторювані метрологічні завдання

Ці об'єктиви дуже добре працюють у місцях, де потрібно швидко перевіряти об'єкти, наприклад, під час огляду напівпровідникових пластинах. Їхня конструкція забезпечує отримання стабільних зображень навіть при русі зі швидкістю понад 500 деталей на хвилину. Щодо точного вимірювання, ці об'єктиви зменшують похибку до значень менше 1 мікрометра, оскільки немає потреби постійно коригувати фокус. Це також дає економію коштів. Дослідження, проведене Інститутом Понемона ще в 2023 році, показало, що компанії економили близько 740 000 доларів США щорічно лише на витратах праці, пов’язаних із повторною калібруванням обладнання. Крім того, висока якість виготовлення дозволяє об'єктивам стійко переносити зміни температури та вібрації, що робить їх незамінними інструментами для контролю автокомпонентів під час збирання або забезпечення відповідності медичних пристроїв стандартам якості.

Телецентрічні об'єктиви: точне вимірювання за допомогою ортографічної проекції

Усунення перспективної похибки для отримання зображень у справжньому масштабі на всій глибині

Телецентричні об'єктиви працюють інакше, ніж звичайні оптичні системи, оскільки вони використовують так звану ортографічну проекцію. По суті, ці об'єктиви збирають світлові промені, які йдуть паралельно один одному й падають на матрицю зображення під прямим кутом. Головна перевага полягає в тому, що вони усувають ті неприємні спотворення перспективи, які заважають точним вимірюванням, коли деталі рухаються вперед або назад. Розгляньмо, наприклад, простий круглий отвір у металевій заготовці. Через звичайні фотооб'єктиви, навіть при незначному нахилі деталі, цей отвір виглядає овальним замість круглого. Але за допомогою телецентричного зображення отвір залишається ідеально круглим, незалежно від того, як саме він розташований щодо об'єктива. Це має велике значення для точного контролю розмірів отворів у виготовлених деталях. Дослідження показують, що звичайні системи можуть мати похибку до 3 % без відповідної корекції, тоді як телецентричні рішення забезпечують точність на рівні меншому за один піксель навіть при зміні глибини на ±5 мм. Особливо цінним є те, що збільшення залишається абсолютно сталим — незалежно від того, чи розташована об'єкт ближче чи далі від об'єктива. Саме ця стабільність робить такі об'єктиви незамінними для вимірювання, наприклад, товщини кромок або відстані між контактними шпильками на роз’ємах — завдань, які звичайні об'єктиви не можуть виконувати надійно.

Реальна зона інтересу (ROI): як телецентричні об'єктиви зменшують необхідність доопрацювання та частоту калібрування

Телецентричні рішення значно знижують експлуатаційні витрати під час виконання робіт з високою точністю, оскільки вони усувають перспективні похибки ще на початковому етапі. На заводах, де вимірюють дрібні електронні компоненти, кількість некоректних показань, які відкидаються як брак, скорочується приблизно на 40 %, а час, витрачений на усунення проблем із калібруванням, — приблизно на 60 % після переходу на телецентричні об’єктиви. Чому так відбувається? Справа в тому, що ці спеціальні оптичні системи не реагують на зміни глибини або спотворення контурів, які зазвичай впливають на точність вимірювань і змушують регулярно проводити повторну настройку. У поєднанні з високоякісними пристосуваннями вони утворюють надійну вимірювальну систему, яка зберігає свою точність протягом тисяч і тисяч циклів виробництва без потреби втручання оператора для коригування параметрів. Це має вирішальне значення для важливих завдань, таких як перевірка відповідності медичних пристроїв технічним специфікаціям або вирівнювання мікроскопічних напівпровідникових чіпів.

Зум-об'єктиви: поєднання гнучкості та продуктивності в динамічних застосуваннях машинного бачення

Парфокальна конструкція та моторизований контроль для адаптивної регулювання поля зору

Сучасні зум-об'єктиви можуть змінювати своє поле зору, одночасно зберігаючи чітке фокусування завдяки так званій парфокальній стабілізації. Це має велике значення на роботизованих збірних лініях, де об’єкти постійно рухаються на різних відстанях від камери. Моторизований контроль означає, що операторам не потрібно постійно вручну коригувати параметри під час зміни кратності збільшення. Згідно зі статтею журналу Vision Systems Journal минулого року, це скорочує тривалість інспекції приблизно на 15 %, що з часом дає суттєвий ефект. Під час перевірки продукції на конвеєрних стрічках, які ніколи не зупиняються, такі об’єктиви слідкують за деталями під час їх проходження повз камеру, навіть якщо їх положення змінюється відносно кута огляду камери. Що забезпечує їх високу ефективність? Вбудовані системи, які постійно перевіряють та автоматично коригують фокус, що усуває ті неприємні паузи між скануваннями, які уповільнюють роботу виробничих ліній.

Компроміс між роздільною здатністю та універсальністю: коли зум додає цінності, не жертвуючи точністю

Хоча фіксовані об’єктиви забезпечують максимальні значення MTF, сучасні зум-об’єктиви досягають порівняної чіткості завдяки передовій оптичній стабілізації. Ключові аспекти для розгляду включають:

• Порогові значення роздільної здатності : оптика зум-об’єктивів тепер забезпечує стабільну роздільну здатність понад 120 ліній/мм у всьому діапазоні фокусних відстаней
• Економіка експлуатації : скорочення кількості замін обладнання зменшує трудомісткість калібрування на 30 %
• Зменшення помилок : інспекції з кількох позицій усувають «сліпі зони» при виявленні дефектів на друкованих платках

Ведучі виробники повідомляють про 99,2 % точності інспекції при використанні зум-об’єктивів для гнучких завдань, наприклад, перевірки упаковки товарів різних типів. Ця універсальність усуває традиційний компроміс щодо роздільної здатності й робить такі об’єктиви ідеальними для динамічних виробничих потужностей, що обробляють різноманітні партії продукції.

Готові обрати правильний тип об’єктива для машинного зору?

Підходящий тип об'єктива залежить від ваших пріоритетів: стабільність (фіксований), точність (телецентричний) або гнучкість (зум). Підбираючи характеристики об'єктива відповідно до швидкості вашого застосування, вимог до вимірювань та різноманітності продукції, ви досягнете стабільних результатів інспекції.

Для отримання спеціалізованої консультації щодо фіксованих, телецентричних або зум-об'єктивів, у тому числі щодо їх сумісності з вашою системою камер, співпрацюйте з постачальником, який має доведений досвід у промисловості. 15-річний досвід компанії HIFLY охоплює всі три типи об'єктивів та інтегровані рішення машинного зору, забезпечуючи відповідність вашим виробничим потребам. Зв’яжіться з нами вже сьогодні для безкоштовної консультації з метою оптимізації вибору об'єктива.