Инструменти
Изчисления, с които започва всеки проект по машинно зрение. Резултатът води директно към продуктите в каталога, които го покриват.
Избор на обектив
Формулата важи за конвенционални (ентоцентрични) обективи и приема, че работното разстояние е много по-голямо от фокусното. Не важи за телецентрични обективи. Не отчита дълбочина на рязкост и дисторсия.
Необходима резолюция
Един пиксел на детайл е откриване на теория и шум на практика. Три е правилото за наличие/липса; за измерване с толеранс се залага повече.
Максимална експонация при движение
Ако тази експонация е под възможностите на осветлението, отговорът е повече светлина, не по-дълга експонация. При движещ се обект rolling shutter не просто замазва, а изкривява — никаква експонация не го оправя. Защо rolling shutter изкривява → Камери с global shutter →
Дълбочина на рязкост и дифракция
Приближение. Реалната дълбочина зависи и от аберациите на конкретния обектив. Дифракцията е границата, до която затварянето има смисъл: по-нататък образът омеква навсякъде, вместо да е рязък по-надълбоко.
Как работят изчисленията
Калкулаторите по-горе решават стандартните оптични зависимости за величината, която не знаете. Важат за конвенционални (ентоцентрични) обективи, каквито покриват повечето инспекционни задачи.
Входните величини
Работно разстояние (WD) е разстоянието от предната част на обектива до инспектирания обект, в милиметри. Обикновено се определя от конструкцията на машината: колко близо до продукта може да се монтира камерата.
Зрително поле (FOV) е ширината или височината на зоната, която камерата трябва да вижда от това разстояние. Трябва да е малко по-голямо от обекта, за да не изкарват позиционните толеранси важни елементи извън кадъра.
Размер на сензора е физическата ширина или височина на сензора в милиметри. Форматните означения в инчове като 1/2" или 2/3" са наследство от ерата на видиконовите тръби и не описват реални размери — сензор 2/3" има диагонал само около 11 mm. Вземете действителните размери от спецификацията на камерата.
Формулите
FOV = размер на сензора × WD / f f = размер на сензора × WD / FOV WD = FOV × f / размер на сензора
Пример: сензор с ширина 8 mm, камера на 300 mm от детайла, необходимо зрително поле 100 mm: f = 8 × 300 / 100 = 24 mm. Обективите се произвеждат със стандартни фокусни разстояния, затова избирате най-близкото (25 mm) и преизчислявате: FOV = 8 × 300 / 25 = 96 mm. Ако запасът вече е недостатъчен, коригирайте работното разстояние.
Калкулаторът прави точно тази втора стъпка вместо вас — предлага най-близките фокусни разстояния, които наистина са в каталога, и показва какво зрително поле получавате с тях.
Какво не отчита фокусното разстояние
- Резолюция. Най-малкият елемент, който трябва да откриете, трябва да заема поне 3 пиксела — това определя необходимата резолюция на камерата, независимо от обектива.
- Дълбочина на рязкост. Колко от сцената остава на фокус зависи от блендата, фокусното разстояние, дистанцията и размера на пиксела.
- Дисторсия. Стандартните обективи имат геометрична дисторсия (няколко процента са често срещани), а затварянето на блендата не я коригира.
- Измервателни задачи. За измерване на размери телецентричният обектив — постоянно увеличение, без перспективна грешка — често е правилният избор, а горната формула не важи за него.
Ако приложението включва прецизно измерване, много къси работни разстояния, големи сензорни формати или силно отразяващи повърхности, препоръчваме кратка консултация с наш инженер преди поръчка.
Свържете се с насЧесто задавани въпроси
- Как се изчислява фокусното разстояние за камера за машинно зрение?
- Използвайте формулата f = ширина на сензора × работно разстояние / зрително поле, като всички стойности са в милиметри. Например сензор с ширина 8 mm, работно разстояние 300 mm и зрително поле 100 mm дават f = 24 mm. Изберете най-близкото стандартно фокусно разстояние и преизчислете зрителното поле.
- Какво е работно разстояние при машинното зрение?
- Работното разстояние е разстоянието от предната част на обектива до инспектирания обект, обикновено фиксирано от механичната конструкция на машината. Заедно с размера на сензора и фокусното разстояние то определя зрителното поле: при дадено фокусно разстояние по-голямото работно разстояние увеличава видимата зона пропорционално.
- Какво е зрително поле (FOV)?
- Зрителното поле е зоната, която камерата вижда от работното разстояние, зададена като ширина и височина в милиметри. То расте с работното разстояние и намалява с увеличаване на фокусното разстояние. На практика трябва да е малко по-голямо от обекта.
- Наистина ли сензор „2/3 инча“ е 2/3 от инча?
- Не. Форматните означения в инчове са наследени от ерата на видиконовите тръби и не отразяват реалния диагонал на сензора — сензор 2/3" има диагонал приблизително 11 mm. За изчисленията с обективи винаги използвайте истинските ширина и височина на сензора в милиметри от спецификацията на камерата.
- Кога ми трябва телецентричен обектив вместо стандартен?
- Изберете телецентричен обектив за прецизно измерване, детайли с елементи на различна височина или променлива позиция на детайла. Паралелният му оптичен път осигурява постоянно увеличение и премахва перспективната грешка, така че размерът на обекта в изображението не се променя с дистанцията. За обща инспекция стандартният ентоцентричен обектив е по-икономичен.
- Какво е резолюция на пиксел и защо е по-важна от мегапикселите?
- Резолюцията на пиксел е зрителното поле, разделено на броя пиксели: колко милиметра от обекта покрива един пиксел. Мегапикселите сами по себе си не казват нищо — 5 MP върху поле от 50 mm дават 0.025 mm на пиксел, а същата камера върху 500 mm дава 0.25 mm и вече не различава детайл, който преди е виждала. Всяка инспекционна преценка стъпва на това число.
- Как се избира времето на експонация при движещ се обект?
- Максималната експонация е допустимото замазване в пиксели, умножено по резолюцията на пиксел и разделено на скоростта на обекта. При 0.05 mm на пиксел и обект с 500 mm/s едно пиксела замазване позволява 100 µs. Ако осветлението не стига за толкова кратка експонация, отговорът е повече светлина, а не по-дълга експонация. При движещ се обект rolling shutter не просто замазва, а изкривява геометрията — това не се поправя с никаква експонация и изисква камера с global shutter.