如果具備正確的知識,即便是杯體這種上下存在高度差的工件,也可拍攝出右圖這種全范圍對焦的優質圖像。

要點

對于視覺系統,拍攝是尤其重要的環節。
要實施高精度的穩定檢測,下面3點尤為重要。

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鏡頭的基礎知識及選擇方法

鏡頭的結構

照相機的鏡頭由多個鏡片和光圈/調焦裝置構成。

根據監視畫面進行光圈調整和調焦,可以得到“明亮、清晰”的圖像。
(有些鏡頭的調整裝置是固定的)

光圈(亮度)調整 / 調焦

光圈(亮度)調整

調 焦

※選擇鏡頭時,視野、焦距、焦點、失真等都是需要考慮的因素。下面將只介紹常用的“根據視野選擇鏡頭的方法”以及“如何得到對焦良好的畫面” (增加景深的方法) 這 2 點。

鏡頭的焦距及視野的計算方法

焦距是鏡頭的規格參數之一。
FA 鏡頭的焦距一般是 8 mm、16 mm、25 mm 或 50 mm。
根據拍攝時所需要的視野及焦距,可以計算出焦點對準的位置(WD,即工作距離)。

WD 與視野的大小由鏡頭的焦距及 CCD 尺寸決定。在不需要連接環的最近距離以上時,可以根據下列公式進行計算。

WD :視野角=焦距:CCD 尺寸

例1 :鏡頭焦距 16mm、CCD 尺寸 3.6mm 時,為了得到 45mm 的視野,WD 應為 200mm

增加景深 (對焦時的高度范圍)、得到清晰畫面的方法

小光圈時的圖像(CA-LH25)
大光圈時的圖像(CA-LH25)

下圖所示為拍攝斜面上表示高度的膠帶的情況。比較小光圈和大光圈時的拍攝效果。

不同鏡頭性能造成對比度的差別

下圖是使用本公司生產的高分辨率鏡頭 “CA-LH16” 和標準鏡頭 “CV-L16” 拍攝的同一物體的圖像。
由于鏡頭的材料及構造的不同,造成圖像質量也不相同。根據用途選擇高分辨的鏡頭,可以得到高對比度的圖像。

使用鏡頭 CA-LH16/CV-L16
檢查目標物 復印紙
范 圍 60mm/臟污大小: 約 0.3mm
CA-LH16
高分辨率鏡頭
高分辨率鏡頭
瑕疵等級 54
瑕疵等級 54
CV-L16
標準鏡頭
標準鏡頭
瑕疵等級 38
瑕疵等級 38
24 萬像素 CCD 與 200 萬像素 CCD 的比較

下圖所示是采用本公司生產的 24 萬像素照相機和 200 萬像素照相機拍攝同一畫面后,再經電腦放大后的圖像。可以看到,使用 200 萬像素照相機拍攝的圖像更利于讀取文字。這意味著成像質量可以直接影響視覺系統的精度。因此,應該根據使用目的,選擇適宜的照相機。

放大圖像的比較

200 萬像素的圖像在放大后,其邊緣及細節仍然清晰。

參考: 不同照相機的成像質量

鏡頭的扭曲(失真)

什么是鏡頭的失真?

鏡頭的失真度是拍攝圖像的中央部分與周圍部分的變化比率。
由于存在像差,拍攝圖像的周邊部分會發生某種程度的扭曲現象。
失真可分為桶形失真和枕形失真兩類。表示失真率的數值(絕對值)越小,則鏡頭的精度越高。
在測量尺寸時,應使用失真度小的鏡頭。一般說來,長焦距鏡頭的失真度會相對小一些。

桶形失真
枕形失真

鏡頭選擇基礎和視覺系統 總結

拍攝圖像的質量是視覺系統的基礎。在了解了選擇鏡頭的基礎知識后,可以拍攝出:

  1. 視野適宜,
  2. 圖像整體聚焦良好,
  3. 亮度、目標物和背景對比度俱佳的清晰圖像。

下一講的主題是介紹選擇照明。與鏡頭一樣,照明也是影響視覺系統的檢查效果的重要因素。

對如何選擇正確照明的要點進行說明。

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