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机器视觉的镜头选择
作者:北京盈美智
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机器视觉展厅
工业相机, 镜头, 视觉传感器, 图像采集卡, 视觉光源, ...
机器视觉为工业控制系统增加了新的维度,它可以提供装配线上零件的尺寸、位置和方向。而合适的镜头选择对于机器视觉能否发挥应有的作用是非常重要的。

在绝大多数机器视觉应用里,光学控制都是非常重要的。机器人视觉系统同样要求极高的可重复性,因此减少抖动提供清晰图像是必要的。

在类似药品工厂这样的大规模单位检测线上,视觉系统必须能够辨识缺陷包、不可读标签和产品缺失。视觉系统必须能够以极高的准确度快速识别和测量方形、圆形和椭圆形物体。提高机器视觉系统的精确度,可以帮助保持统一的包装表面和颜色。

尽管照相机、分析软件和照明对于机器视觉系统都是十分重要的,可能最关键的元件还是工业相机镜头。系统若想完全发挥其功能,镜头必须要能够满足要求才行。当为控制系统选择镜头的时候,机器视觉集成商应该考虑四个主要因素:

■ 可以检测物体类别和特性;
■ 景深或者焦距;
■ 加载和检测距离;
■ 运行环境。

物理特性

镜头对于物体特征的解析能力依赖于特征的对比是否强烈。确定系统解析度、或者物体最小更解析特征的方法,可以使用诸如伦奇刻线法这样的解像力方法。镜头在指定光线条件下辨识特定宽度的线耦或者点距的能力,决定了它的解析度。解析度通常被模块转换功能(MTF)以图像的方式显示出来。

距离约束

所谓的工作距离,是指当图像在焦距范围内的时候,物体和照相机镜头前端的距离。它限制了视觉系统以及和视觉系统一起工作的设备所需要的空间。在极限范围内,通过镜头重新对焦,可以改变工作距离。无限共轭镜头的对焦距离可以从最小工作距离一直到无限远,有限共轭镜头则有一个特定工作距离范围。

景深

深效果(DOF)是指由于物体移动导致的模糊。DOF是完全在焦距范围内最大的物体深度,它也是保持理想对焦状态下物体允许的移动量(从最佳焦距前后移动)。当物体的放置位置比工作距离近或者远的时候,它就位于焦外了,这样解析度和对比度都会受到不好的影响。出于这个原因,DOF同指定的解析度和对比度相配合。当景深一定的情况下,DOF可以通过缩小镜头孔径(也就是增加F/#值)来变大,同时也需要光线增强。

环境的重要性

机器视觉系统的环境因素包括物体反射系数、光线、温度、振动和污染物。物体的反射会导致高光,还可能使特征模糊。高温环境下,可能因为镜头里光学元件的热膨胀出现问题。并不是所有的镜头都可以适应温度变化,在检测热物体时,最好使用工作距离比较长的镜头。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (10/22/2012)
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