El sistema de visión artificial también se denomina sistema de visión industrial. Su principio es: obtener una imagen del producto o área de detección y luego procesarlo con un software de procesamiento de imágenes especial de acuerdo con la información de la imagen. De acuerdo con el resultado del procesamiento, el software puede determinar automáticamente la información de posición, tamaño y apariencia del&del producto, y juzgar si está calificado o no de acuerdo con los estándares humanos preestablecidos, y enviar su información de juicio a la agencia ejecutiva. .
El sistema de inspección por visión artificial utiliza una cámara CCD para convertir el objetivo detectado en una señal de imagen, que se envía a un sistema de procesamiento de imágenes dedicado. Según la distribución de píxeles, el brillo, el color y otra información, se convierte en una señal digital. El sistema de procesamiento de imágenes realiza varias operaciones sobre estas señales. Extraer las características del objetivo, como área, cantidad, posición, longitud y generar el resultado de acuerdo con la tolerancia preestablecida y otras condiciones, incluido el tamaño, el ángulo, el número, pasa / no pasa, sí / no, etc., para realizar la función de identificación automática.
Desde un punto de vista funcional, el sistema de visión artificial tiene principalmente tres tipos de funciones: una es la función de posicionamiento, que puede determinar automáticamente dónde están el objeto y el producto de interés y generar la información de posición a través de un determinado protocolo de comunicación. Esta función se utiliza principalmente para el montaje y la producción automáticos, como el montaje automático, la soldadura automática, el envasado automático, el llenado automático, la pulverización automática y múltiples actuadores automáticos (manipuladores, pistolas de soldadura, boquillas, etc.); la segunda función es la medición, es decir, la apariencia del producto se puede medir automáticamente, como la medición del contorno, apertura, altura, área, etc .; la tercera es la función de detección de defectos, que es la función más utilizada del sistema de visión. Puede detectar la información relevante en la superficie del producto, como: el embalaje es correcto, si el embalaje es correcto, impresión Si hay errores, arañazos o partículas en la superficie, daños, manchas de aceite, polvo, piezas de plástico con perforaciones, mal inyección de lluvia y niebla, etc.
En comparación con los métodos mecánicos manuales o tradicionales, los sistemas de visión artificial tienen una serie de ventajas como velocidad rápida, alta precisión y alta precisión. Con el desarrollo de la modernización industrial, la visión artificial se ha utilizado ampliamente en varios campos para proporcionar a las empresas y usuarios una mejor calidad de producto y soluciones perfectas.
Explicación detallada de los términos profesionales de la lente industrial de visión artificial
En el sistema de visión artificial, la lente es equivalente al ojo humano y su función principal es enfocar la imagen óptica del objetivo en el área fotosensible del sensor de imagen (cámara). Toda la información de la imagen procesada por el sistema de visión se obtiene a través de la lente, y la calidad de la lente afecta directamente el rendimiento general del sistema de visión. La siguiente es una explicación detallada de los términos profesionales relacionados con las lentes industriales de visión artificial.
1. Distorsión
Se puede dividir en distorsión de acerico y distorsión de barril, como se muestra a continuación:
2. Distorsión de TV:
El valor calculado como un porcentaje de la longitud real del lado de la forma distorsionada y la forma ideal.
3. Ampliación óptica
4.Monitor de zoom
Método de cálculo:
Ejemplo: VS-MS1 ＋ Cámara CCD de 1/2 ”con lente 10x, imágenes en un monitor de 14”
El objeto de 0,1 mm es una imagen de 44,45 mm en el monitor
※ A veces, dependiendo del estado de escaneo del monitor de TV, el cálculo simple anterior tendrá algunos cambios.
5. Resolución
Muestra el intervalo entre los 2 puntos que se pueden ver 0.61x la longitud de onda utilizada (λ) / NA=resolución (μ)
El método de cálculo anterior puede calcular teóricamente la resolución, pero no incluye la distorsión.
※ La longitud de onda de uso es 550nm
6.Resolución
El número de líneas blancas y negras se puede ver en el medio de 1 mm. Unidad (lp) / mm.
7. MTF (función de transferencia de modulación)
La frecuencia espacial y el contraste utilizados para reproducir los cambios de tono en la superficie del objeto durante la toma de imágenes.
8. Distancia de trabajo
La distancia desde el cilindro del objetivo hasta el objeto.
9.O / I (Objeto a Imager)
La distancia entre el objeto y la imagen es la longitud entre el objeto y la imagen.
10. Círculo de imágenes
Tamaño de imagen φ, debe ingresar el tamaño del sensor de la cámara.
11. Montaje de cámara
Montaje en C: 1" diámetro x 32 TPI: FB: 17,526 mm
Montaje CS: 1" diámetro x 32 TPI: FB: 12,526 mm
Montaje F: FB: 46,5 mm
Montura M72: los fabricantes de FB son diferentes
12. Campo de visión (FOV)
El campo de visión se refiere al rango del lado del objeto visto después de usar la cámara.
La longitud longitudinal del área efectiva de la cámara (V) / aumento óptico (M)=campo de visión (V)
La longitud lateral del área efectiva de la cámara (H) / aumento óptico (M)=campo de visión (H)
＊ El campo de visión de los datos técnicos se refiere al valor calculado a partir de los valores generales de la fuente de luz y el área efectiva.
La longitud vertical del área efectiva de la cámara (V) o (H)=el tamaño de un píxel de la cámara × el número de píxeles efectivos (V) o (H)
Calcular.
13. Profundidad de campo
La profundidad de campo se refiere a la distancia del objeto después de la toma de imágenes. De manera similar, el rango en el lado de la cámara se llama profundidad de enfoque. El valor de la profundidad de campo específica es ligeramente diferente.
14. Distancia focal (f)
f (Distancia focal) La distancia desde el punto principal trasero (H2) del sistema óptico al plano focal.
15. FNO
Cuando la lente es del infinito, el brillo representa el valor, cuanto menor es el valor, más brillante. FNO=distancia focal / apertura incidente o apertura efectiva=f / D
16. Efectividad F
El brillo de la lente a una distancia limitada.
F efectivo = (1 + aumento óptico) x F #
F efectivo=aumento óptico / 2NA
17. NA (apertura numérica)
NA en el lado del objeto=sin uxn
NA' en el lado de la imagen=sin u' xn'
Como se muestra en la figura siguiente, el ángulo de entrada u, el índice de refracción del lado del objeto n, el índice de refracción del lado de la imagen' n'
NA=NA' x aumento
18. Brillo de borde
La iluminancia relativa se refiere al porcentaje de iluminancia central con respecto a la iluminancia periférica.
19. Lente telecéntrica
Lente en la que el rayo principal es paralelo a la fuente de luz de la lente. Hay telecentricidad en el lado del objeto, telecentricidad en el lado de las imágenes y telecentricidad en ambos lados.
20.Telecéntrico
La telecentricidad se refiere al error de aumento del objeto. Cuanto menor sea el error de aumento, mayor será la telecentricidad. La telecentricidad tiene una variedad de usos diferentes. Es importante comprender la telecentricidad antes de usar la lente. El rayo principal de la lente telecéntrica es paralelo al eje óptico de la lente. Si la telecentricidad no es buena, el efecto de la lente telecéntrica no es bueno; la telecentricidad se puede confirmar simplemente con la siguiente figura.
21. Profundidad de campo (DOF)
La profundidad de campo se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
Profundidad de campo=2 x COC admisible x F efectivo / aumento óptico²=valor de error admisible / (NA x aumento óptico)
(Usando COC permisible de 0.04 mm)
22. Bandeja de ventilación y resolución
Airy Disk se refiere al hecho de que un círculo concéntrico se forma realmente cuando la luz se concentra a través de una lente sin distorsión. Este círculo concéntrico se llama Airy Disk. El radio r del Airy Disk se puede calcular mediante la siguiente fórmula. Este valor se llama resolución. r=0.61λ / NA El radio del Airy Disk cambia con la longitud de onda. Cuanto mayor sea la longitud de onda, más difícil será que la luz se concentre en un punto. Ejemplo: NA0.07 longitud de onda de la lente 550nm r=0.61 * 0.55 / 0.07=4.8μ
23.MTF y resolución
MTF (función de transferencia de modulación) se refiere al cambio de densidad en la superficie de un objeto y también se reproduce el lado de la imagen. Indica el rendimiento de imagen de la lente, el grado de contraste de la imagen y el objeto de reproducción. Para probar el rendimiento de la comparación, se utiliza una prueba de intervalo en blanco y negro con una frecuencia espacial específica. La frecuencia espacial se refiere al grado de cambio de densidad a una distancia de 1 mm.
Como se muestra en la Figura 1, la onda de la matriz en blanco y negro, el contraste en blanco y negro es del 100%. Después de que la lente fotografíe este objeto, se cuantifica el cambio en el contraste de la imagen. Básicamente, no importa qué lente, habrá una disminución en el contraste. El contraste final se reduce al 0%. No se pueden distinguir los colores.
Las figuras 2 y 3 muestran los cambios en la frecuencia espacial entre el lado del objeto y el lado de la imagen. El eje horizontal representa la frecuencia espacial y el eje vertical representa el brillo. El contraste entre el lado del objeto y el lado de la imagen se calcula mediante A y B. El MTF se calcula a partir de la relación de A y B.
La relación entre resolución y MTF: La resolución se refiere al intervalo entre cómo se separan y reconocen dos puntos. Generalmente, la calidad de la lente se puede juzgar por el valor de la resolución, pero el MTF real tiene una gran relación con la resolución. La Figura 4 muestra las curvas MTF de dos lentes diferentes. La lente a tiene baja resolución pero alto contraste. La lente b tiene un contraste bajo pero una resolución alta.
Introducción a la interfaz de lente óptica
La lente óptica es una parte indispensable del sistema de visión artificial. Según la distancia focal, se puede dividir en lente focal corta, lente focal media y teleobjetivo; según el campo de visión, se puede dividir en lentes gran angular, estándar y telefoto; Según la estructura, se puede dividir en apertura fija. Lente de enfoque, lente de enfoque fijo de iris manual, lente de enfoque fijo de iris automático, lente de zoom manual, lente de zoom automático, lente de zoom eléctrico de iris automático, lente eléctrica de tres variables (iris, distancia focal, enfoque son variables), etc. tipo de interfaz, se puede dividir en lente tipo C, lente tipo CS, lente tipo U y lente especial.
1. Lente tipo C
La distancia focal de la brida de la lente tipo C es la distancia entre la brida de montaje y el punto convergente de la luz paralela de la lente incidente. La distancia focal de la brida es de 17,526 mm o 0,690 pulgadas. La nervadura de instalación es de: 1 pulgada de diámetro, 32 hilos. La lente se puede utilizar en sensores en línea con una longitud de 0,512 pulgadas (13 mm) o menos. Sin embargo, debido a la distorsión geométrica y las características del ángulo del mercado, es necesario identificar si las lentes de enfoque corto son adecuadas. Por ejemplo, una lente con una distancia focal de 12,6 mm no debe utilizar una matriz lineal de más de 6,5 mm. Si se usa el tamaño de la distancia focal de la brida para determinar la distancia desde la lente hasta la matriz, el adaptador de la lente debe aumentarse cuando el aumento del objeto sea inferior a 20 veces. El anillo adaptador se agrega detrás de la lente para aumentar la distancia desde la lente a la imagen, asumiendo que el rango de enfoque de la mayoría de las lentes es del 5 al 10%. La distancia de extensión de la lente es la longitud focal / aumento del lado del objeto. Con un anillo adaptador de 5 mm, se puede conectar una lente con montura C a una cámara con montura CS.
2. Lente tipo CS
La lente CS se puede conectar directamente a la cámara con el puerto CS, pero la lente con montura CS no se puede usar con la cámara con montura C.
3. Lente en forma de U
La lente tipo U es una lente de distancia focal variable con una distancia focal de brida de 47,526 mm o 1,7913 pulgadas y una nervadura de montaje de M42 × 1. Diseñado principalmente para aplicaciones fotográficas de 35 mm, se puede utilizar para cualquier matriz de menos de 1,25 pulgadas (38,1 mm) de longitud.
En el campo del procesamiento de imágenes digitales, existe un conjunto de espejos estándar con dos especificaciones de interfaz (montaje C y montaje CS)
Montaje de cabezal. Esto resultó en cuatro combinaciones, como se muestra en la siguiente figura. Uno de ellos no coincide: el objetivo con montura CS no se puede utilizar con la cámara con montura C.
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