视觉系统过程大致可分为如下四步:
大多数图像传感器制造商在产品目录中,对于第三步“处理”做了更多的说明。这表明这些厂家更重视控制器的处理能力。实际上,第一步“拍摄”才是得到正确、稳定的视觉系统效果所必需的最主要的步骤。而这一步的关键在于“镜头和照明的选择”在初级篇中,笔者将以“镜头的选择”为中心,介绍有关拍摄的知识。
无论所用的控制器性能多强,都无法检测出左图中的微小污点。
如果具备正确的知识,即便是杯体这种上下存在高度差的工件,也可拍摄出右图这种全范围对焦的优质图像。
对于视觉系统,拍摄是最重要的环节。
要实施高精度的稳定检测,下面3点最为重要。
照相机的镜头由多个镜片和光圈/调焦装置构成。
根据监视画面进行光圈调整和调焦,可以得到“明亮、清晰”的图像。
(有些镜头的调整装置是固定的)
※选择镜头时,视野、焦距、焦点、失真等都是需要考虑的因素。下面将只介绍最常用的“根据视野选择镜头的方法”以及“如何得到对焦良好的画面” (增加景深的方法) 这 2 点。
焦距是镜头的规格参数之一。
FA 镜头的焦距一般是 8 mm、16 mm、25 mm 或 50 mm。
根据拍摄时所需要的视野及焦距,可以计算出焦点对准的位置(WD,即工作距离)。
WD 与视野的大小由镜头的焦距及 CCD 尺寸决定。在不需要近摄环的最近距离以上时,可以根据下列公式进行计算。
WD :视野角=焦距:CCD 尺寸
例1 :镜头焦距 16mm、CCD 尺寸 3.6mm 时,为了得到 45mm 的视野,WD 应为 200mm
下图所示为拍摄斜面上表示高度的胶带的情况。比较小光圈和大光圈时的拍摄效果。
下图是使用本公司生产的高分辨率镜头 “CA-LH16” 和标准镜头 “CV-L16” 拍摄的同一物体的图像。
由于镜头的材料及构造的不同,造成图像质量也不相同。根据用途选择高分辨的镜头,可以得到高对比度的图像。
使用镜头 | CA-LH16/CV-L16 |
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检查目标物 | 复印纸 |
范 围 | 60mm/脏污大小: 约 0.3mm |
下图所示是采用本公司生产的 24 万像素照相机和 200 万像素照相机拍摄同一画面后,再经电脑放大后的图像。可以看到,使用 200 万像素照相机拍摄的图像更利于读取文字。这意味着成像质量可以直接影响视觉系统的精度。因此,应该根据使用目的,选择适宜的照相机。
200 万像素的图像在放大后,其边缘及细节仍然清晰。
参考: 不同照相机的成像质量
镜头的失真度是拍摄图像的中央部分与周围部分的变化比率。
由于存在像差,拍摄图像的周边部分会发生某种程度的扭曲现象。
失真可分为桶形失真和枕形失真两类。表示失真度的数值(绝对值)越小,则镜头的精度越高。
在测量尺寸时,应使用失真度小的镜头。一般说来,长焦距镜头的失真度会相对小一些。
拍摄图像的质量是视觉系统的基础。在了解了选择镜头的基础知识后,可以拍摄出:
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