机器视觉为工业操控体系增加了新的维度,它能够供给装置线上零件的尺度、方位和方向。而适宜的镜头挑选关于机器视觉能否发挥应有的效果是非常重要的。
机器视觉在操控工业流程傍边的效果越来越重要了,尤其是在机器人引导、方针辨认和质量保证等领域。当时优异的视觉体系现已超出了那些基本功用(例如区分零件和确认方向)的领域,还能够供给后续功用的信息,比方将物体从一个方位移至另一个。
关于装置线和许多检测操作中运用的机器人体系,比方轿车出产和检测线,传送带一般是参阅。这儿,机器人履行两项使命:辨认和传送。
在绝大多数机器视觉运用里,光学操控都是非常重要的。机器人视觉体系相同要求极高的可重复性,因而削减颤动供给明晰图画是必要的。
在相似药品工厂这样的大规模单位检测线上,视觉体系有必要能够辨识缺点包、不可读标签和产品缺失。视觉体系有必要能够以极高的准确度快速辨认和丈量方形、圆形和椭圆形物体。进步机器视觉体系的精确度,能够协助坚持一致的包装外表和色彩。关于食物检测体系,产品的尺度、色彩、密度和形状都需求依托多元检测才确认。多元机器视觉体系既能够是五颜六色相机也能够是是非相机,一般运用结构照明办法树立产品外表和内涵结构。
虽然照相机、分析软件和照明关于机器视觉体系都是非常重要的,或许最要害的元件仍是成像镜头。体系若想彻底发挥其功用,镜头有必要要能够满足要求才行。当为操控体系挑选镜头的时分,机器视觉集成商应该考虑四个首要要素:
■能够检测物体类别和特性;
■景深或许焦距;
■加载和检测间隔;
■运转环境。
分析这四个要素,能够针对详细运用确认适宜的镜头挑选。
物体特性
在为机器视觉体系挑选镜头之前,体系集成商有必要确认物体和分析环境。这个可视区域叫做无遮挡视场(FOV),它能够运用竖直和水平两个视点进行丈量。一般,竖直方向和水平方向尺度的份额是4:3,这个份额取决于照相机传感器作业区域的尺度。传感器的巨细关于确认无遮挡视场所需求的首要扩大率(PMAG)是非常重要的。PMAG是由传感器尺度与FOV比较得到,是镜头的作业成效。当确认镜头是否适宜的时分,这一点需求考虑。
PMAG = 传感器尺度/FOV
镜头扩大率关于不同尺度芯片照相机匹配镜头适当重要,可是,不要把镜头扩大率和显微镜扩大率搞混了,后者是由光管长度和实践物镜焦距决议的。而镜头扩大率首要考虑的是照相机传感器的尺度。
体系扩大率(SMAG)是监视器尺度与传感器尺度的份额与PMAG的乘积成果。它是从物体到监视器图画的整体扩大率,也便是整个体系的“作业”成果。考虑物体的屏幕尺度时,体系扩大率是有用的。
SMAG = PMAG x 监视器尺度/传感器尺度
物体的特性也很重要。镜头关于物体特征的解析才能依赖于特征的比照是否激烈。确认体系解析度、或许物体最小更解析特征的办法,能够运用比方伦奇刻线法这样的解像力办法。这些刻线法以线耦(等宽度的一条黑线和一条白线)来决议特征。其他的解像力办法还能够用圆圈和点状网格。
镜头在指定光线条件下辨识特定宽度的线耦或许点距的才能,决议了它的解析度。解析度一般被模块转化功用(MTF)以图画的方法显现出来。
图形显现了指定线耦频率下可行的相对比照度。歪曲、色差和其他波前畸变都会影响曲线的斜率,使曲线违背抱负状况或许衍射极限的光学体现。镜头计划有时分会以每毫米线耦数量(lp/mm)为单位列出物体解析度,再将这个值除以1000就能够预测出镜头每微米的物体解析度。
在进行外表分析的时分,一般不只运用一台照相机和镜头,而了解镜头的内涵差错(aberration)量也是有价值的。差错是指镜头里的光学差错,能够引起同一张图片里不同点的图画质量差异。分析一般包含激光线和其他图画里的光线,这样能够保证丈量的准确性。一些软件程序能够消除比方镜头引起的歪曲之类的差错,所以在终究图画里只要分析数据是显着的。
大型格局和区域扫描照相机镜头是操控运用优异的解决计划,由于它具有高解析度、低歪曲和有限色差。大规模FOV和兼容性,以及大型格局传感器,使这些镜头在Web、LCD、食物和饮料职业的运用具有很高的价值。
间隔束缚
自动化机器视觉体系和装置线所需的空间差异很大,能够只要几米,也或许需求一整座厂房。所谓的作业间隔,是指当图画在焦距规模内的时分,物体和照相机镜头前端的间隔。它约束了视觉体系以及和视觉体系一同作业的设备所需求的空间。有一些运用,比方经过真空炉端口调查,作业间隔非常灵敏,近焦镜头和长作业间隔视频显微镜头都能够运用。其他的运用,比方强电微观检测,作业间隔就只要几个英寸。
在极限规模内,经过镜头从头对焦,能够改动作业间隔。无限共轭镜头的对焦间隔能够从最小作业间隔一直到无限远,有限共轭镜头则有一个特定作业间隔规模。
寄存和加载约束,包含用于艰苦环境的维护外壳,有必要具有满足的柔性,能够依据作业间隔进行调整。比方在许多装置场合,感兴趣的产品区域和产品线或许在检测过程中发生变化,这就要求视觉体系和视觉元件能够依据若干种传感条件进行调整。许多照相机镜头需求平稳加载,可是当物体空间(物体和镜头之间的间隔)受到约束,改动像空间(imagespace,镜头与图画之间的间隔),就能够改动作业间隔。
像空间能够运用两种方法进行改动:经过缩放功用或许阻隔。缩放镜头能够调整照相机体系的视场,而不需求改动作业间隔。一些缩放体系的元件能够定制组成特别类型的体系。度量衡和显微运用需求以微米为单位进行扩大,这些镜头体系能够同显微镜下的物体对应。缩放镜头坚持着高解析度,可是本钱昂扬。别的一种计划,镜头阻隔器非常经济,而且能够缩短作业间隔、减小镜头的可视规模。可是不幸的是,这会带来歪曲一起下降解析度。因而,除非空间调整是在5mm之内或许镜头的规划就带有阻隔器,不然阻隔器不是一个引荐的计划。