視覺系統(tǒng)光學(xué)性能的4項(xiàng)最基本
參數(shù)是視野(field of view)、分辨率(resolution)、工作距離(working distance)和景深(depth of field)(見圖)。需要考慮的更高級(jí)的集成規(guī)格參數(shù)包括
焦距(f)、maximum chip format、失真(distortion)、變焦/聚焦特點(diǎn)(zoom/focus)、design conjugate、聚焦遠(yuǎn)心(telecentricity)。
_/@VV5Mq "A_,Ga 機(jī)器視覺系統(tǒng)的基本光學(xué)參數(shù)包括視野、工作距離、分辨率和景深。放大倍數(shù)不是基本參數(shù)。
\E9Hk{V:6 D}n&`^1X+ 四大參數(shù)
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N9u2 1. 視野
ds@w=~ H+^93 簡(jiǎn)單而言,視野應(yīng)該是你需要檢查的物體的尺寸。很多從事機(jī)器視覺系統(tǒng)規(guī)格的工程師是從放大倍數(shù)的角度來思考的。然而,放大倍數(shù)是一種相對(duì)規(guī)格,依賴于圖像
傳感器的尺寸和顯示
器件的尺寸。從視野或分辨率的角度來說,它沒有真正意義。例如,一種具備 50 倍放大倍數(shù)的系統(tǒng)可能具有 5.3 毫米的視野(假如該系統(tǒng)使用的是 1/2 英寸
CCD 和 13 英寸顯示器)或 15.2 毫米的視野(1 英寸 CCD、19 英寸顯示器)。你必須規(guī)定視野,以確保視覺系統(tǒng)能夠檢驗(yàn)?zāi)愀信d趣的整個(gè)區(qū)域。
aBo8?VV]8 q+A^JjzT 2.分辨率
$~h\8 Y^zL}@ 只有規(guī)定視野而不是規(guī)定放大倍數(shù),才能確保系統(tǒng)將具有合適的分辨率。分辨率是系統(tǒng)可以測(cè)到的受檢驗(yàn)物體上的最小可分辨特征尺寸。在多數(shù)情況下,視野越小,分辨率越好。系統(tǒng)的分辨率是由光學(xué)器件的調(diào)制傳遞函數(shù)(modulation transfer function, MTF)、攝像機(jī)、電纜和顯示硬件等多個(gè)參數(shù)決定的。MTF 限定了部件在分辨率和對(duì)比度方面的總體
成像性能。
ya!RiHj Dj=OUo[[d 光學(xué)器件的 MTF 常常被忽略,而僅僅根據(jù)基本放大倍數(shù)和攝像機(jī)像素?cái)?shù)量來計(jì)算系統(tǒng)的分辨率是。這種近似計(jì)算假定光學(xué)器件是完美的,往往導(dǎo)致
鏡頭規(guī)格偏低,并使系統(tǒng)性能降低。如果了解鏡頭把來自物體的數(shù)據(jù)傳遞到攝像機(jī)
芯片的精確度,集成商就可以使系統(tǒng)的視野達(dá)到最大,同時(shí)為手頭的工作維持適當(dāng)?shù)姆直媛省?
HPc7Vo( 5hNjJqu 3.工作距離
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~,z F[q:jY 有時(shí),各種機(jī)械限制支配光學(xué)限制。工作距離是從鏡頭前部到受檢驗(yàn)物體的距離。需要的工作距離越長,保持小視野的難度和成本就越高。通常,人們會(huì)出于需要而規(guī)定小視野,同時(shí)出于方便而規(guī)定相當(dāng)長的工作距離。然而,這種配置會(huì)極大地增加成本,往往會(huì)降低分辨率,并削弱光學(xué)器件的采光能力,從而不必要地降低了系統(tǒng)的總體成像性能。當(dāng)存在機(jī)械限制時(shí)(比如在真空箱內(nèi)部獲取某反應(yīng)的圖像),這種配置也許是必要的。不過,假如長工作距離不是必需的,那就不要把事情搞得過于復(fù)雜。
+UzFHiGy# b`x7%?Qn 4.景深
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