Selectie van optische lenzen voor zichtsystemen

De optische lens van het visuele systeem wordt over het algemeen een cameralens of fotografische lens genoemd, of kortweg lens, en de functie ervan is optische beeldvorming. De lens is een belangrijk onderdeel in het machine vision systeem en speelt een sleutelrol in de beeldkwaliteit. Het beïnvloedt verschillende belangrijke indicatoren van beeldkwaliteit, waaronder: resolutie, contrast, reductie en kijkhoek. Er zijn niet alleen veel soorten lenzen, maar ook zeer verschillende kwaliteiten. Gewone gebruikers besteden echter vaak onvoldoende aandacht aan de selectie van lenzen bij het ontwerpen van het systeem, wat resulteert in het niet verkrijgen van ideale beelden en zelfs het falen van de systeemontwikkeling. Daarom is de selectie van optische lenzen voor vision systemen ook cruciaal.

Selectie van optische lenzen voor vision systemen (Figuur 1)

1. Hoge beeldresolutie

   Beeldresolutie wordt over het algemeen gemeten met een CTF (contrast transfer function) die het bestaande ruimtelijke frequentiecontrast van de beeldsensor kwantificeert, in eenheden van lp/mm (lijnparen per millimeter). De meeste machine vision integrators verzamelen vaak slechts een groot aantal goedkope lenzen met weinig pixels en lage resolutie, en kunnen dan alleen wazige beelden genereren. Met de AFT telecentrische lens kunnen beelden met hoge resolutie worden gegenereerd, zelfs met beeldsensoren met kleine pixels (zoals 5,5 megapixels, 2/3").

2. Bijna nul vervorming

   De vervormingscoëfficiënt is het procentuele verschil tussen de werkelijke grootte en de beeldgrootte van de beeldsensor. Gewone machine lenzen hebben meestal een vervorming van meer dan 1~2%, wat de nauwkeurigheid van de meting ernstig kan beïnvloeden. Daarentegen ondergaan telecentrische lenzen strikte productie- en kwaliteitsinspectie om deze fout strikt te controleren tot onder de 0,1%.

3. Geen visuele fouten

   Bij het maken van precieze lineaire metingen in metrologische toepassingen is het vaak noodzakelijk om het object vanuit de standaard voorkant te observeren (zonder de zijkant). Bovendien kunnen veel mechanische onderdelen niet nauwkeurig worden geplaatst en veranderen de meettijdintervallen voortdurend. Software-ingenieurs hebben daarentegen beelden nodig die het werkelijke object nauwkeurig weergeven. Telecentrische lenzen kunnen de bovenstaande verwarring perfect oplossen: omdat de ingangspupil zich op oneindig kan bevinden, worden tijdens de beeldvorming alleen de hoofdstralen parallel aan de optische as ontvangen.

4. Kijkhoek

   Zoals de naam al aangeeft, is de kijkhoek de hoek van de zichtlijn, dat wil zeggen hoe "breed" de optische lens van het visuele systeem kan zien.

Deze parameters zijn allemaal met elkaar verbonden. De relatie tussen de optische lenzen van het visuele systeem is: (1) Hoe kleiner de brandpuntsafstand, hoe groter de kijkhoek; (2) Hoe korter de werkafstand, hoe groter het gezichtsveld. Voor gewone lenzen zijn de selectieprincipes: hoe dichter de werkafstand, hoe beter, hoe kleiner de vervorming van de lens, hoe beter, en hoe groter het gezichtsveld, hoe beter.