Il existe de nombreuses caractéristiques importantes dans la conception de l'objectif, notamment la résolution de l'objectif, la distorsion de l'objectif et l'uniformité de l'éclairage, qui affectent directement les performances du système de vision industrielle.

Les caméras, les objectifs et l'éclairage utilisés dans les systèmes de vision industrielle contribuent tous de manière importante à la qualité globale de l'image. Le développement rapide de la technologie des capteurs d'image CMOS au cours des dernières années a posé des défis majeurs aux fabricants d'objectifs. Une résolution de capteur de plus en plus élevée signifie que de nombreux capteurs ont maintenant des pixels plus petits et nécessitent des objectifs de résolution plus élevée. D'autre part, un capteur haute résolution qui maintient une taille de pixel plus grande pour une sensibilité plus élevée utilise généralement un format plus grand et nécessite donc un objectif haute résolution de format plus grand. En outre, de nombreuses applications qui nécessitent des objectifs à très longue distance focale, telles que la surveillance, les sports, la photographie aérienne et la photographie sur les installations d'attractions des parcs à thème, sont de plus en plus incluses dans la catégorie de la vision artificielle et doivent être traitées.

(1) En savoir plus sur la fonction de transfert de modulation de performance (MTF) de l'objectif

L'objectif idéal produit une image qui correspond parfaitement à un objet, y compris tous ses détails et changements de luminosité. En pratique, cela n'est en aucun cas tout à fait possible, car l'objectif agit comme un filtre passe-bas. En tenant compte de toutes les aérations, la qualité d'image de la lentille peut être décrite quantitativement par sa fonction de transfert de modulation. La MTF est définie par la capacité de l'objectif à reproduire des lignes (grilles) avec des espacements différents (fréquence fil-espace/mm). Plus on distingue de paires/mm de fils, meilleure est la résolution de l'objectif. Le graphique MTF pour chaque fréquence spatiale montre la perte de contraste causée par la lentille (Figure 1). Les grandes structures telles que les lignes d'espacement rugueuses sont généralement transférées avec un contraste relativement bon. Des structures plus petites, telles que des lignes finement espacées, sont transmises avec un faible contraste. La quantité d'atténuation d'une fréquence ou d'un détail donné est classée par MTF, qui indique l'efficacité de transmission de l'objectif. Pour tout objectif, il existe un point de modulation de zéro. Cette limite est souvent appelée limite de résolution, généralement référencée en lp/mm de paires de lignes par millimètre, ou dans les références de taille de ligne la plus petite (en sm) à certains objectifs macro, ce qui équivaut à la taille de pixel minimale requise pour le lentille. Approprié. Le mouvement de MTF à partir du bord axial central de la lentille se détériore, ce qui est une considération importante si l'image entière nécessite une résolution symétrique. Parce que, comme la diffusion, la MTF peut également varier en fonction de la direction de la ligne en un point de l'objectif et est également fonction du réglage de l'ouverture lors de la mesure, il faut donc faire attention lors de la comparaison des performances de l'objectif.

Astuce : augmenter la résolution du capteur tout en conservant la taille du capteur pour réduire les coûts nécessite des objectifs avec des MTF plus élevés pour distinguer ces pixels plus petits. Les coûts du système doivent toujours être pris en compte, car des tailles de pixels plus petites à moindre coût nécessitent des objectifs à plus haute résolution.

(2) Distorsion de l'objectif

En plus des changements de résolution, tous les objectifs seront également soumis à certaines distorsions spatiales. La figure 2 montre comment étirer ou compresser l'image de manière non linéaire, ce qui rend très difficile une mesure précise de l'ensemble du capteur. Bien qu'il existe certaines méthodes logicielles qui peuvent résoudre ce problème, elles ne peuvent pas tenir compte de la profondeur physique de l'objet, il est donc préférable de choisir un objectif à faible distorsion de bonne qualité au lieu d'essayer de corriger ces erreurs dans le logiciel. En règle générale, un objectif avec une distance focale plus courte aura plus de distorsion qu'un objectif avec une distance focale plus longue car la lumière frappe le capteur sous un angle plus grand. L'utilisation de conceptions d'objectifs plus complexes peut maintenir une faible distorsion, et de nombreux fabricants d'objectifs ont travaillé dur sur leurs conceptions optiques pour leur permettre de réduire la distorsion spatiale à l'ordre de 0.

Astuce : Afin de minimiser la distorsion au moindre coût, une distance de travail plus longue fournira les meilleurs résultats.

3) Uniformité d'éclairage

Toutes les images de l'objectif présentent un vignettage, c'est-à-dire que l'intensité lumineuse du centre vers le bord de l'image est réduite, ce qui peut affecter l'applicabilité de l'objectif. L'ombrage de l'objectif est l'ombrage du bord de l'image dû au blocage mécanique du faisceau (généralement bloqué par le porte-objectif). Cela se produit principalement lorsque le cercle (ou format) d'image de l'objectif est trop petit pour la taille du capteur. Tous les objectifs sont concernés par le « vignettage Cos4 », c'est parce que la lumière doit parcourir une distance plus longue pour atteindre le bord de l'image et atteindre le capteur avec un angle faible. Lorsque l'angle focalise la lumière sur la partie non sensible du capteur, il y a une lentille avec une microlentille sur chaque pixel. Il peut également être minimisé si l'objectif est arrêté de deux fs. En améliorant l'uniformité de l'éclairage à travers le capteur,

4）impact environnemental

De nombreux systèmes de vision sont déployés dans des environnements de fabrication, ce qui signifie qu'ils sont exposés à une variété d'influences environnementales, de la saleté, de l'humidité et de la température aux effets mécaniques et électromagnétiques. Il existe de nombreuses housses de protection disponibles pour empêcher l'intrusion de poussière et d'humidité. La stabilité mécanique de l'ensemble lentille est essentielle pour éviter le flou et garantir des mesures fiables et répétables. La plupart des objectifs utilisés dans les applications de vision industrielle sont fabriqués avec des boîtiers métalliques et des mécanismes de mise au point pour assurer la stabilité de l'objectif. De nombreux objectifs offrent également une résistance aux chocs et aux vibrations, ce qui les rend adaptés aux environnements les plus difficiles. Les fabricants d'objectifs ont proposé une série de modèles, dont certains ont été brevetés pour limiter le déplacement de l'image provoqué par le mouvement du verre de l'objectif dû aux vibrations et aux chocs. Celles-ci incluent l'utilisation de vis de verrouillage pour empêcher le mouvement de la mise au point et de l'ouverture, même le mouvement d'une ouverture fixe, et la liaison de tous les éléments dans le corps de l'objectif.

5）Interface d'objectif

La fixation de l'objectif à la caméra est réalisée en utilisant différentes interfaces d'objectif standard. La plus couramment utilisée dans les applications de vision industrielle est la monture C, qui peut bénéficier d'une variété d'objectifs et d'accessoires, y compris la possibilité de fournir une ouverture et une mise au point contrôlées par ordinateur. La monture CS n'est pas couramment utilisée et est fondamentalement la même que la monture C, mais la distance focale de la bride est raccourcie de 5 mm. Les systèmes de monture d'objectif plus petits (tels que la monture S) sont généralement utilisés pour les caméras au niveau de la carte et les caméras miniatures. Ces lentilles ne permettent que des ajustements minimes. Pour les capteurs grand format et les applications de balayage de ligne, des systèmes à monture F plus grands peuvent être utilisés, bien que des montures M42 plus puissantes (parfois appelées montures en T) soient de plus en plus utilisées. Mais l'objectif grand format ne prend pas en charge la capacité de contrôler automatiquement l'ouverture et la mise au point. Les téléobjectifs sont également utilisés en vision artificielle, avec la plus longue distance focale jusqu'à 600 mm. Ces objectifs grand format sont principalement développés pour les photographes professionnels. Ils comprennent également des ouvertures et des zooms motorisés et nécessitent des montures d'objectif EF spéciales. Actuellement, de plus en plus de caméras de vision industrielle sont fabriquées avec des fonctions de montage EF et des objectifs EF, et leurs nouvelles fonctions optiques sont fournies au marché plus large de la vision industrielle grâce au récent accord de distribution directe.

6）Comment sélectionner un objectif

Avec autant d'options d'objectifs de vision industrielle, choisir le meilleur objectif pour une application particulière n'est pas facile. Il est donc important de penser au système dans son ensemble. Par exemple, de nombreux appareils photo mégapixels modernes utilisent des capteurs de petite taille pour réduire les coûts, mais les petites tailles de pixels qui en résultent nécessitent des optiques de meilleure qualité et donc plus chères. Pour certaines applications, il peut être avantageux de choisir une caméra plus chère, avec plus de pixels et moins d'exigences optiques, ce qui réduit le coût de l'ensemble du système. Travailler avec des fournisseurs de technologie de vision experts peut atténuer les risques liés à ces décisions.

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