Құрылғыны көру қолданбаларында линзаларды таңдау және калибрлеу бойынша толық нұсқаулық

Машиналық көру жүйелерінде өнеркәсіптік камералар мен линзалар камераның «көздері» ретінде бірге жұмыс істейді, сенсорға сыртқы оптикалық ақпаратты беру маңызды тапсырманы орындайды. Объектив өнімділігінің сапасы және параметрді таңдаудың негізділігі бейнелеу сапасы мен анықтау дәлдігін тікелей анықтайды. Сондықтан линзаларды таңдаудың негізгі білімін меңгеру өндірістік бақылау мен автоматтандырылған өндірістің тиімділігін арттыру үшін үлкен маңызға ие.

Өндірістік камера линзаларының негізгі түсініктері

Өнеркәсіптік линзалар қарапайым тұтынушылық линзалардан ерекшеленеді. Олардың негізгі мақсаты кескіннің дәлдігін, тұрақтылығын және жүйелілігін қамтамасыз ету болып табылады. Кескінді өлшеу процесінде және машинаны көру қолданбаларында олар көбінесе дәлдікті өлшеу, ақауларды анықтау және өлшемді тану сияқты сценарийлерде қолданылады. Азаматтық объектив өнімділігімен салыстырғанда, өнеркәсіптік линзалар жаппай өндіріс орталарында тұрақты кескін деректерін қамтамасыз ету үшін төмен бұрмалануға, жоғары ажыратымдылыққа және кескіннің біркелкілігіне көбірек көңіл бөледі.

Камера мен объектив таңдау

Объективті таңдаған кезде камера параметрлері мен анықтау қажеттіліктерінің сәйкестігін ескеру қажет. Ажыратымдылық, мақсатты бет өлшемі және камераның пиксель өлшемі объективтің фокустық ұзындығына, үлкейтуіне және диафрагма диапазонына тығыз байланысты. Объектив пен камера сәйкес келмесе, ол толық емес кескінге, бос ажыратымдылыққа немесе шамадан тыс бұрмалауға әкелуі мүмкін, осылайша кейінгі анықтау және танудың дәлдігіне әсер етеді.

Өндірістік камера жұмысының дәлдігі мен тұрақтылығын қалай қамтамасыз етуге болады?

Өнеркәсіптік линзалардың тұрақтылығы негізінен келесі аспектілерден туындайды:

Төмен бұрмалану: сенсордағы нысан кескінінің геометриялық пішіні нақты кескінге сәйкес келетініне көз жеткізіңіз;

Жоғары ажыратымдылық және біркелкілік: анық жиектерді бұлдырмай, бүкіл көру өрісінде анық кескінді қамтамасыз ету;

Ақылға қонымды оптикалық дизайн: диафрагманы, фокустық қашықтықты және өріс тереңдігін оңтайландыру арқылы күрделі жарықтандыру орталарында тұрақты кескіндерді әлі де алуға болады;

Сәйкес интерфейс және сенсор өлшемі: линза мен камераның тамаша сәйкестігін қамтамасыз ете отырып, виньеттен және оптикалық жоғалудан аулақ болыңыз.

линзаның бұрмалануы

Бұрмалау - линзаларды таңдау кезінде назар аудару керек негізгі параметр. Ол өлшеу мен анықтау дәлдігіне тікелей әсер етеді.

Радиалды бұрмалану: линзаның радиусы бойынша таралған бұрмалау. Жарық линзаның ортасынан біршама алыстайтындықтан, кең таралған формаларға мыналар жатады:

Бөшкенің бұрмалануы: кескіннің шеттері сыртқа қарай кеңейіп, бөшкелердің дөңестігіне ұқсайды;

Түйшеуіштің бұрмалануы: кескіннің жиектері ішке қарай кішірейіп, жастық жиектеріне ұқсайды.

Тангенциалды бұрмалау: объективті орнату немесе өндіру процесіндегі эксцентристіктен туындаған, ол кескін нүктелерінің идеалды орнына қатысты тангенциалды ығысуы ретінде көрінеді.

Бұрмалаудың әртүрлі түрлері анықтау қателеріне әкелуі мүмкін. Сондықтан дәл өлшеу сценарийлерінде бұрмалауды тамаша басқаратын өнеркәсіптік линзаларға басымдық беру қажет.

Бұрмалаудың әртүрлі көріністері

Бөшкелер мен түйреуіштердің бұрмалануынан басқа, күрделі бұрмалану практикалық қолданбаларда да болуы мүмкін, бұл жағдайда оны калибрлеу немесе бағдарламалық қамтамасыз ету алгоритмдері арқылы түзету қажет. Бұрмалаудың күрделілігі пайдаланушылардан таңдау кезінде объектив параметрлерін қарап қана қоймай, оны нақты қолданбалы орта негізінде тексеруді талап етеді.

Камераны калибрлеудің жиі қолданылатын әдістері

Бұрмалау әсерін жою және кескін мен нақты әлемдегі координаталар арасындағы сәйкестікті қамтамасыз ету үшін әдетте камераны калибрлеу қажет. Жалпы калибрлеу әдістеріне мыналар жатады:

1) Камераны калибрлеудің дәстүрлі әдісі

Калибрлеу нүктелері мен кескін нүктелері арасындағы сәйкес қатынас камераның ішкі және сыртқы параметрлерін есептеу үшін белгілі өлшемдегі калибрлеу нысаны (мысалы, шахмат тақтасы) арқылы орнатылады. Әртүрлі калибрлеу объектілеріне сәйкес оны жазықтық калибрлеуге және үш өлшемді калибрлеуге бөлуге болады. Бұл әдіс жоғары дәлдікке ие, бірақ жоғары сапалы калибрлеу материалдарын қажет етеді және жұмыс істеу салыстырмалы түрде қиын.

2) Белсенді көру камерасын калибрлеу әдісі

Бұл әдіс калибрлеу объектілеріне сүйенбейді, бірақ камераның белгілі қозғалыс траекториясы арқылы параметрлерді шығарады. Артықшылығы - алгоритм қарапайым және берік, бірақ кемшілігі - эксперименталды жабдықтың қымбаттығы және басқарылатын қозғалыс жағдайларындағы көріністерге ғана жарамды.

3) Камераны өздігінен калибрлеу әдісі

Калибрлеу көріністегі геометриялық белгілерге негізделген (параллель сызықтар мен ортогональды сызықтар сияқты). Жою нүктелері мен жобаланған геометриялық қатынастар арқылы камера параметрлерін есептеңіз. Бұл әдіс икемді және онлайн калибрлеуге жарамды, бірақ алгоритмнің күрделілігі жоғары және беріктігі нашар.

Өнеркәсіптік камера линзаларын таңдау оптикалық принциптер, кескіндеу параметрлері және калибрлеу әдістері сияқты көптеген аспектілерді қамтиды. Фокустық қашықтықты, бұрмалауды, өріс тереңдігін, апертураны және басқа параметрлерді терең түсінген кезде ғана, нақты қолдану сценарийлерімен үйлескенде ғана ең қолайлы линзаны таңдауға болады. Жоғары дәлдік пен сенімділікті көздейтін машиналық көру жүйелері үшін дұрыс линзаларды таңдау және ақылға қонымды калибрлеу әдістері тексеру сапасы мен өндіріс тиімділігін қамтамасыз етудің кілті болып табылады.