Καθώς η βιομηχανική κατασκευή εξελίσσεται προς την υψηλή ακρίβεια και την υψηλή συνέπεια, τα προβλήματα του σφάλματος προοπτικής και της αλλαγής μεγέθυνσης των παραδοσιακών μη τηλεκεντρικών φακών σε μεγάλο οπτικό πεδίο και σενάρια μέτρησης υψηλής ακρίβειας έχουν προκύψει σταδιακά. Προκειμένου να καλυφθούν οι ανάγκες εφαρμογής μεγάλων τεμαχίων εργασίας, επιθεώρηση ολόκληρης της πλακέτας και μέτρησης διαστάσεων υψηλής ακρίβειας, οι υπερ-τηλεκεντρικοί φακοί έχουν προκύψει και έχουν γίνει σημαντικά οπτικά εξαρτήματα σε συστήματα μηχανικής όρασης υψηλής τεχνολογίας.
Σε σύγκριση με τους συνηθισμένους βιομηχανικούς φακούς,Ο δομικός σχεδιασμός των σούπερ τηλεκεντρικών φακών χρησιμοποιεί μεγαλύτερο καθαρό διάφραγμα και πιο περίπλοκο συνδυασμό φακών, επομένως το συνολικό μέγεθος είναι σχετικά μεγάλο. Ωστόσο, αυτός ο σχεδιασμός δεν αφορά απλώς τον όγκο, αλλά την επίτευξη χαμηλότερης παραμόρφωσης, πιο σταθερής σταθερής μεγέθυνσης και μεγαλύτερου αποτελεσματικού οπτικού πεδίου, διασφαλίζοντας την ακρίβεια και τη συνέπεια των αποτελεσμάτων μέτρησης από οπτική φύση.
Σε πρακτικές εφαρμογές, οι υπερ-τηλεκεντρικοί φακοί μπορούν να εξαλείψουν αποτελεσματικά τα σφάλματα προοπτικής. Ακόμα κι αν η θέση του μετρούμενου αντικειμένου αλλάξει σε ένα συγκεκριμένο εύρος ύψους, το μέγεθος απεικόνισης του δεν θα αλλάξει σημαντικά. Αυτό το χαρακτηριστικό το κάνει να αποδίδει ιδιαίτερα καλά σε σενάρια όπως η μέτρηση τεμαχίου εργασίας μεγάλου μεγέθους, η επιθεώρηση μεγέθους εξαρτημάτων ακριβείας και η ταυτόχρονη επιθεώρηση πολλαπλών στόχων.
Προς το παρόν, οι σούπερ τηλεκεντρικοί φακοί έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στην επιθεώρηση συσκευασίας ημιαγωγών, στην επιθεώρηση ολόκληρης της ηλεκτρονικής πλακέτας 3C, στη μέτρηση υλικού ακριβείας, στην επιθεώρηση μπαταρίας νέας ενέργειας και κομματιού πόλου και σε άλλους τομείς. Με σταθερή απόδοση απεικόνισης και εξαιρετικά υψηλή επαναληψιμότητα μετρήσεων, οι υπερ-τηλεκεντρικοί φακοί παρέχουν μια αξιόπιστη βάση δεδομένων για συστήματα μηχανικής όρασης.
Σχεδιασμός και σύγκριση τηλεκεντρικών φακών
Από την άποψη της οπτικής δομής, οι βιομηχανικοί φακοί μπορούν να χωριστούν σε μη τηλεκεντρικούς και τηλεκεντρικούς φακούς. Μεταξύ αυτών, οι τηλεκεντρικοί φακοί χωρίζονται σε τηλεκεντρικούς φακούς με πλευρά αντικειμένου, τηλεκεντρικούς φακούς με πλευρά εικόνας και δι-τηλεκεντρικούς φακούς με βάση διαφορετικά χαρακτηριστικά οπτικής διαδρομής. Καθένα από τα τρία έχει τα δικά του χαρακτηριστικά όσον αφορά την ακρίβεια απεικόνισης και τα σενάρια εφαρμογής.
Σε ένα οπτικό σύστημα, η εικόνα του διαφράγματος του ανοίγματος στο χώρο του αντικειμένου ονομάζεται κόρη εισόδου και η εικόνα στο χώρο της εικόνας ονομάζεται κόρη εξόδου. Η κόρη εισόδου, το διάφραγμα του ανοίγματος και η κόρη εξόδου βρίσκονται σε συζυγική σχέση μεταξύ τους. Το φως που διέρχεται από το κέντρο του στοπ του ανοίγματος ονομάζεται κύρια ακτίνα. Περνά από το κέντρο της κόρης εισόδου και την κόρη εξόδου ταυτόχρονα, αντιπροσωπεύοντας την κεντρική κατεύθυνση της δέσμης απεικόνισης.
Στον τηλεκεντρικό οπτικό σχεδιασμό, η κύρια ακτίνα παραμένει παράλληλη με τον οπτικό άξονα στην πλευρά του αντικειμένου ή στην πλευρά της εικόνας, εξαλείφοντας έτσι αποτελεσματικά το προοπτικό αποτέλεσμα. Αυτό είναι το κλειδί για τη διάκριση των τηλεκεντρικών φακών από τους συνηθισμένους βιομηχανικούς φακούς.
Με τη συνεχή βελτίωση των απαιτήσεων ακρίβειας και απόδοσης για βιομηχανική επιθεώρηση, οι υπερ-τηλεκεντρικοί φακοί γίνονται σταδιακά η βασική οπτική διαμόρφωση σε λύσεις οπτικής επιθεώρησης υψηλής τεχνολογίας, παρέχοντας πιο σταθερή τεχνική υποστήριξη για έξυπνη κατασκευή και αυτοματοποιημένη παραγωγή.
Τηλεκεντρικός σχεδιασμός φακού
Σχεδίαση υψηλής τηλεκεντρικότητας
Τα τηλεκεντρικά οπτικά συστήματα χρησιμοποιούνται ευρέως στον τομέα της οπτικής μέτρησης υψηλής ακρίβειας και τα επίπεδα τηλεκεντρικότητάς τους καθορίζουν άμεσα τη συνέπεια της μεγέθυνσης της εικόνας σε διαφορετικά βάθη πεδίου. Κατά τη διαδικασία σχεδιασμού, ελέγξαμε τον δείκτη τηλεκεντρικότητας στο επίπεδο 0,01%, διασφαλίζοντας αποτελεσματικά ότι η διαφορά στη μεγέθυνση απεικόνισης του φακού σε διαφορετικές θέσεις βάθους εντός του εύρους βάθους πεδίου είναι αμελητέα, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά τη σταθερότητα και την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων μέτρησης. Αυτός ο σχεδιασμός παρέχει ισχυρή υποστήριξη για την εφαρμογή δι-τηλεκεντρικών φακών σε μέτρηση βάθους υψηλής ακρίβειας, διευρύνοντας περαιτέρω τον χώρο εφαρμογής του στον τομέα της οπτικής μέτρησης ακριβείας.
Ο σχεδιασμός της διαθλαστικής οπτικής διαδρομής
περιορίζεται από τη δομή της οπτικής διαδρομής. Οι παραδοσιακοί τηλεκεντρικοί φακοί είναι συνήθως μεγάλοι σε μέγεθος και κυλινδρικό σχήμα, γεγονός που δημιουργεί ορισμένες δυσκολίες στην εγκατάσταση και τη στερέωση του εξοπλισμού, ειδικά σε αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής με περιορισμένο χώρο. Για να αντιμετωπίσουμε αυτό το πρόβλημα, υιοθετήσαμε καινοτόμα μια δομή διαθλαστικής οπτικής διαδρομής. Μέσω πολλαπλών μεταβάσεων οπτικής διαδρομής, μειώσαμε σημαντικά το συνολικό μέγεθος του φακού, διασφαλίζοντας παράλληλα απόδοση απεικόνισης, μειώνοντας το συνολικό μήκος του φακού περισσότερο από το μισό. Ταυτόχρονα, σε συνδυασμό με πιο βολικές μεθόδους εγκατάστασης και τοποθέτησης, η προσαρμοστικότητα των τηλεκεντρικών φακών σε αυτοματοποιημένες γραμμές παραγωγής βελτιώνεται αποτελεσματικά, επιτρέποντας στα δι-τηλεκεντρικά προϊόντα να ενσωματωθούν πιο στενά σε πραγματικά σενάρια παραγωγής.
Δομική σχεδίαση οπτικής διαδρομής κεντραρίσματος
Οι παραδοσιακοί τηλεκεντρικοί φακοί χρησιμοποιούν κυρίως μια δομή δακτυλίου με σπείρωμα, η οποία αποτελείται από μηχανισμούς πολλαπλών τμημάτων. Αν και είναι εύκολο να παραχθεί και να συναρμολογηθεί, μπορεί εύκολα να επηρεάσει τη συνολική ομοαξονικότητα του φακού, επηρεάζοντας έτσι την ποιότητα απεικόνισης. Προκειμένου να εξισορροπηθεί η απόδοση της συναρμολόγησης και η απόδοση απεικόνισης, εισαγάγαμε μια δομή οπτικής διαδρομής κεντραρίσματος κατά το στάδιο του σχεδιασμού του προϊόντος, διασφαλίζοντας τη συνοχή της ομοαξονικότητας μεταξύ κάθε δομικού στοιχείου μέσω του μηχανισμού κεντραρίσματος και βελτιστοποιώντας τη διαδικασία συναρμολόγησης. Αυτός ο σχεδιασμός βελτιώνει αποτελεσματικά την ποιότητα απεικόνισης του φακού και τη συνέπεια του προϊόντος και παρέχει μια αξιόπιστη εγγύηση για σταθερότητα ποιότητας και ποσοστό απόδοσης στη μαζική παραγωγή.
Πώς να επιλέξετε βιομηχανικούς φακούς
Σε εφαρμογές μέτρησης όρασης ακριβείας, οι συνηθισμένοι βιομηχανικοί φακοί αντιμετωπίζουν συχνά ορισμένους περιορισμούς στην πραγματική χρήση, οι οποίοι αντικατοπτρίζονται κυρίως στις ακόλουθες πτυχές:
Όταν το μετρούμενο αντικείμενο βρίσκεται σε διαφορετικά επίπεδα μέτρησης, είναι δύσκολο να διατηρηθεί σταθερή μεγέθυνση απεικόνισης.
Η παραμόρφωση του φακού είναι σχετικά μεγάλη, επηρεάζοντας την ακρίβεια μέτρησης των διαστάσεων.
Υπάρχει ένα προφανές φαινόμενο παράλλαξης, δηλαδή, οι αλλαγές στην απόσταση των αντικειμένων θα προκαλέσουν αλλαγές στη μεγέθυνση της απεικόνισης.
Η ανάλυση του φακού είναι περιορισμένη και δύσκολο να καλύψει τις ανάγκες ανίχνευσης υψηλής ακρίβειας.
Επηρεαζόμενος από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της οπτικής πηγής φωτός, υπάρχει κάποια αβεβαιότητα στη θέση των άκρων της εικόνας.
Για την αντιμετώπιση των παραπάνω προβλημάτων, οι τηλεκεντρικοί φακοί μπορούν να επιτύχουν αποτελεσματικές βελτιώσεις μέσω των μοναδικών οπτικών δομών τους. Δεδομένου ότι οι κύριες ακτίνες απεικόνισης είναι περίπου παράλληλες, ο τηλεκεντρικός φακός μπορεί να διατηρήσει σταθερή και σταθερή μεγέθυνση μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος απόστασης εργασίας, μειώνοντας σημαντικά τα σφάλματα μέτρησης που προκαλούνται από αλλαγές ύψους και εξαλείφοντας ουσιαστικά τις επιπτώσεις της προοπτικής και της παράλλαξης στα αποτελέσματα ερμηνείας.
Ταυτόχρονα, οι τηλεκεντρικοί φακοί έχουν συνήθως καλύτερη ποιότητα απεικόνισης και χαμηλότερη απόδοση παραμόρφωσης. Όταν χρησιμοποιούνται με αισθητήρες υψηλής ανάλυσης και λογισμικό μέτρησης, μπορούν να επιτύχουν ακριβείς μετρήσεις διαστάσεων με υψηλή επαναληψιμότητα και συνέπεια. Εξαιτίας αυτού, οι τηλεκεντρικοί φακοί έχουν γίνει σημαντικά οπτικά εξαρτήματα σε σενάρια εφαρμογής, όπως η μέτρηση υψηλής ακρίβειας και η μετρολογική επιθεώρηση, και χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα μηχανικής όρασης που απαιτούν υψηλή ακρίβεια και σταθερότητα μέτρησης.
Δεξιότητες επιλογής φακού και περιπτώσεις εφαρμογής
Ένα κοινό ρητό είναι: Η μηχανική όραση ουσιαστικά χρησιμοποιεί μηχανές για να αντικαταστήσει τα ανθρώπινα μάτια για μέτρηση και κρίση. Ένα πλήρες σύστημα μηχανικής όρασης συνήθως αποτελείται από βιομηχανικές κάμερες, φακούς, πηγές φωτός, συστήματα επεξεργασίας εικόνας και ενεργοποιητές. Μεταξύ αυτών, οι βιομηχανικοί φακοί είναι μια βασική γέφυρα που συνδέει τον φυσικό κόσμο και τα δεδομένα εικόνας. Το αν η επιλογή τους είναι λογική επηρεάζει άμεσα την ποιότητα απεικόνισης του συστήματος και την ακρίβεια ανίχνευσης και είναι ένας βασικός σύνδεσμος που δεν μπορεί να αγνοηθεί στο σχεδιασμό του οπτικού συστήματος.
Στα συστήματα μηχανικής όρασης, η ποιότητα της εικόνας είναι η βάση κάθε ανάλυσης και κρίσης και ο φακός είναι ο βασικός παράγοντας που καθορίζει την ευκρίνεια της εικόνας, τον έλεγχο παραμόρφωσης και το εύρος του οπτικού πεδίου. Ένας κατάλληλος φακός μπορεί να επαναφέρει με ακρίβεια το πραγματικό μέγεθος και τα λεπτομερή χαρακτηριστικά του αντικειμένου που μετράται και να παρέχει σταθερή και αξιόπιστη εισαγωγή δεδομένων για τον αλγόριθμο του back-end. Αντίθετα, εάν ο φακός δεν επιλεγεί σωστά, ενδέχεται να προκύψουν προβλήματα όπως ανεπαρκής ανάλυση, υπερβολική παραμόρφωση και αναντιστοιχία βάθους πεδίου, τα οποία όχι μόνο θα αυξήσουν τη δυσκολία επεξεργασίας εικόνας, αλλά θα επηρεάσουν άμεσα την ακρίβεια και τη συνέπεια των αποτελεσμάτων ανίχνευσης. Επομένως, η επιστημονική και λογική επιλογή φακών στο πρώιμο στάδιο του σχεδιασμού του συστήματος είναι μια σημαντική προϋπόθεση για τη διασφάλιση της απόδοσης του συστήματος μηχανικής όρασης.
Με την ευρεία εφαρμογή της τεχνολογίας μηχανικής όρασης στην ηλεκτρονική κατασκευή, την αυτοκινητοβιομηχανία, τη συσκευασία και την εκτύπωση, την επεξεργασία τροφίμων, τις ιατρικές δοκιμές και άλλες βιομηχανίες, οι απαιτήσεις για φακούς σε διαφορετικά σενάρια γίνονται όλο και πιο διαφορετικές. Υπάρχουν σημαντικές διαφορές στο μέγεθος, τη δομή, τις απαιτήσεις ακρίβειας και τον χώρο εγκατάστασης των αντικειμένων που μετρώνται. Αυτό κάνει την επιλογή φακού να μην είναι πλέον απλή αντιστοίχιση παραμέτρων, αλλά απαιτεί ολοκληρωμένη αξιολόγηση με βάση συγκεκριμένες εφαρμογές. Στη συνέχεια, θα ξεκινήσουμε από τους κοινούς τύπους φακών και τα χαρακτηριστικά τους, σε συνδυασμό με πραγματικές περιπτώσεις εφαρμογής, για να διερευνήσουμε περαιτέρω τις βασικές ιδέες και τις πρακτικές μεθόδους επιλογής βιομηχανικών φακών.
Συνοπτικά,Η λογική επιλογή βιομηχανικών φακών είναι η βάση για σταθερή λειτουργία και ανίχνευση υψηλής ακρίβειας συστημάτων μηχανικής όρασης. Οι τηλεκεντρικοί φακοί, με τη μοναδική οπτική τους δομή και τα χαρακτηριστικά απεικόνισης, παρουσιάζουν αναντικατάστατα πλεονεκτήματα στον τομέα της μέτρησης ακριβείας και της ανίχνευσης υψηλής συνέπειας. Από τα σχέδια πυρήνων όπως η υψηλή τηλεκεντρικότητα και οι κεντρικές οπτικές διαδρομές μέχρι την επαλήθευση δοκιμών απεικόνισης και μέτρησης που πραγματοποιείται υπό πραγματικές συνθήκες εργασίας, οι τηλεκεντρικοί φακοί όχι μόνο έχουν τεχνικά πλεονεκτήματα στη θεωρία, αλλά δείχνουν επίσης σταθερή και αξιόπιστη απόδοση μέτρησης σε πρακτικές εφαρμογές. Με τη συνεχή βελτίωση των απαιτήσεων βιομηχανικής επιθεώρησης για ακρίβεια, αποτελεσματικότητα και συνέπεια, οι τηλεκεντρικοί φακοί γίνονται σταδιακά σημαντικό μέρος των συστημάτων μηχανικής όρασης υψηλής τεχνολογίας, παρέχοντας πιο σταθερή οπτική προστασία για έξυπνη κατασκευή και αυτοματοποιημένη παραγωγή.
