Ống kính quang học được sử dụng để quan sát vật thể trong các hệ thống hình ảnh. Ống kính hệ thống machine vision là các thành phần hình ảnh được sử dụng trong hệ thống xử lý ảnh để lấy nét hình ảnh của vật thể được kiểm tra lên cảm biến camera. Tùy thuộc vào ống kính, chúng có thể được sử dụng để loại bỏ lỗi thị sai hoặc phối cảnh, hoặc cung cấp độ phóng đại, trường nhìn hoặc độ dài tiêu cự có thể điều chỉnh. Ống kính hình ảnh cho phép xem một vật thể theo nhiều cách khác nhau để minh họa một số đặc điểm hoặc tính chất mong muốn trong một số ứng dụng nhất định.
Cùng với Lighting, việc lựa chọn ống kính - Lens là tối quan trọng để tạo ra độ tương phản cao nhất giữa các đặc điểm cần quan tâm và nền xung quanh. Đây là yếu tố cơ bản để đạt được chất lượng hình ảnh tốt nhất có thể khi làm việc với hệ thống thị giác.
Về mặt này, ống kính đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập ánh sáng từ chi tiết được kiểm tra và chiếu hình ảnh lên cảm biến camera, được gọi là độ phóng đại chính (PMAG). Lượng ánh sáng thu được được kiểm soát bởi khẩu độ, có thể mở hoặc đóng để cho phép nhiều hoặc ít ánh sáng vào ống kính và thời gian phơi sáng, xác định thời gian hình ảnh được chiếu lên cảm biến.
Độ chính xác của hình ảnh phụ thuộc vào mối quan hệ giữa trường nhìn (FOV) và khoảng cách làm việc (WD) của ống kính và số pixel vật lý trong cảm biến camera.
- Trường nhìn (FOV) là kích thước của khu vực bạn muốn chụp.
- Khoảng cách làm việc (WD) là khoảng cách gần đúng từ mặt trước của camera đến chi tiết được kiểm tra, với định nghĩa chính xác hơn có tính đến cấu trúc ống kính.
Độ dài tiêu cự, một cách thông dụng để xác định ống kính, được xác định bằng cách hiểu các phép đo này và thông số kỹ thuật của camera/cảm biến.
Hiệu suất của ống kính được phân tích dựa trên hàm truyền điều chế (MTF) của nó, hàm này đánh giá hiệu suất độ phân giải và độ tương phản ở nhiều tần số khác nhau.
Các loại ống kính
Để đạt được độ phân giải cao nhất từ bất kỳ sự kết hợp ống kính/cảm biến nào, việc lựa chọn ống kính ngày càng trở thành một yếu tố quan trọng trong thị giác máy tính. Điều này là do xu hướng sử dụng các pixel nhỏ hơn trên kích thước cảm biến lớn hơn.
Tình huống lý tưởng sẽ là tạo ra một ống kính riêng biệt hoạt động cho từng trường nhìn, khoảng cách làm việc và sự kết hợp cảm biến cụ thể, nhưng cách tiếp cận tùy chỉnh cao này không thực tế về mặt chi phí.
Do đó, có rất nhiều cấu hình ống kính/quang học có sẵn với một số loại chính được hiển thị dưới đây:
|
Dạng lens |
Đặc điểm |
Ứng dụng |
|
Lens tiêu chuẩn |
|
|
|
Lens độ phân giải cao |
|
|
|
Macro lenses |
|
|
|
Lenses định dạng lớn |
|
|
|
Telecentric lenses |
|
|
|
Liquid lenses |
|
|
|
360˚ |
|
|
|
360˚ – pericentric lenses |
|
|
|
360˚ – Catadioptric lenses |
|
|
|
360˚ – Hole inspection optics |
|
|
|
360˚ – Polyview lenses |
|
|
Để đạt được hiệu quả đo lường chính xác, việc lựa chọn camera có độ phân giải phù hợp là rất quan trọng. Nên ưu tiên camera có đủ pixel để đo trực tiếp thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào kỹ thuật nội suy sub-pixel. Ngoài ra, cần phối hợp lựa chọn ống kính thích hợp để đảm bảo khả năng quan sát chi tiết trong khu vực cần đo
