راهنمای جامع انتخاب لنز دوربین صنعتی مناسب

در سیستم‌های بینایی ماشین، انتخاب لنز مناسب بسیار حائز اهمیت است. لنز، کیفیت، دقت و کارایی سیستم تصویربرداری را تعیین می‌کند. این راهنمای جامع به بررسی انواع مختلف لنزهای صنعتی، کاربردهای آنها و عوامل کلیدی در انتخاب لنز دوربین صنعتی می‌پردازد. ما از دیدگاه‌های معتبر از منابع مختلف، از جمله Canrill Optics، Industrial Vision Systems و Nikon Business استفاده خواهیم کرد.

لنز های صنعتی

لنزهای صنعتی اپتیک‌های تخصصی هستند که در سیستم‌های دید ماشین برای ثبت تصاویر با وضوح بالا جهت بازرسی، اندازه‌گیری و شناسایی استفاده می‌شوند. این لنزها برای عملکرد در شرایط چالش‌برانگیز، از جمله تغییرات نوری، عملیات با سرعت بالا و اندازه‌گیری‌های دقیق طراحی شده‌اند.

انواع لنز های صنعتی

1- لنز دوربین صنعتی تله‌ سنتریک

لنزهای تله‌سنتریک برای حذف خطاهای پرسپکتیو طراحی شده‌اند. آنها بزرگنمایی یکنواخت در سراسر میدان دید ارائه می‌دهند و برای کاربردهای اندازه‌گیری و سنجش ایده‌آل هستند. این لنزها اطمینان می‌دهند که اشیاء در هر فاصله‌ای از لنز به یک اندازه دیده می‌شوند.

2- لنز دوربین صنعتی غیر تله‌ سنتریک

لنزهای غیر تله‌سنتریک، که به عنوان لنزهای استاندارد نیز شناخته می‌شوند، چندمنظوره‌تر و ارزان‌تر از لنزهای تله‌سنتریک هستند. آنها برای کاربردهای عمومی تصویربرداری مناسب هستند اما ممکن است خطاهای پرسپکتیو معرفی کنند که در وظایف با دقت بالا قابل قبول نیست.

3- لنز دوربین صنعتی میکروسکوپی

این لنزها برای کاربردهای با بزرگنمایی بالا مانند بازرسی قطعات کوچک یا مواد در سطح میکروسکوپی استفاده می‌شوند. آنها وضوح و شفافیت عالی ارائه می‌دهند.

4- لنزدوربین صنعتی لیتوگرافی DMD

لنزهای لیتوگرافی دستگاه میکرومیرور دیجیتال (DMD) در ساخت نیمه‌هادی‌ها و سایر کاربردهایی که نیاز به پرتوی دقیق دارند استفاده می‌شوند.

5- لنز های اسکن خطی

لنزهای اسکن خطی در کاربردهایی که اشیاء به طور پیوسته زیر دوربین حرکت می‌کنند، مانند بازرسی نوار نقاله استفاده می‌شوند. آنها تصاویر را یک خط در هر بار ثبت می‌کنند و وضوح و سرعت بالایی ارائه می‌دهند.

عوامل کلیدی در انتخاب لنز دوربین صنعتی

انتخاب لنز مناسب شامل در نظر گرفتن چندین عامل حیاتی است که بر عملکرد و تناسب لنز برای کاربردهای خاص تأثیر می‌گذارد. در اینجا عوامل اصلی برای در نظر گرفتن آمده است:

1- بزرگنمایی و میدان دید

بزرگنمایی لنز تعیین می‌کند که تصویر چقدر بزرگنمایی شده است. انتخاب لنز با بزرگنمایی مناسب برای ثبت سطح جزئیات مورد نیاز ضروری است. میدان دید (FOV) منطقه‌ای است که از طریق لنز قابل مشاهده است. بزرگنمایی بالاتر FOV را کاهش می‌دهد، بنابراین باید بین این دو بر اساس نیازهای کاربرد تعادل برقرار شود.

2- وضوح

وضوح قدرت لنز در تشخیص جزئیات دقیق است. لنزهای با وضوح بالا برای کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری‌های دقیق و بازرسی‌های جزئی دارند ضروری هستند. وضوح باید با وضوح حسگر دوربین مطابقت داشته باشد تا کیفیت تصویر بهینه تضمین شود.

3- فاصله کاری

فاصله کاری فاصله بین لنز و جسمی است که تصویربرداری می‌شود. انتخاب لنزی با فاصله کاری مناسب برای تطبیق با محدودیت‌های فیزیکی تنظیمات کاربردی ضروری است.

4- عمق میدان (DOF)

عمق میدان به دامنه فاصله‌هایی که در آن اشیاء فوکوس هستند اشاره دارد. عمق میدان بزرگ‌تر برای کاربردهایی که ارتفاع جسم متفاوت است مفید است. با این حال، دستیابی به عمق میدان بزرگ‌تر اغلب نیاز به مسامحه در عوامل دیگر مانند اندازه دیافراگم دارد.

 5- دیافراگم

دیافراگم یا عدد f مقدار نوری که وارد لنز می‌شود را کنترل می‌کند. دیافراگم بزرگ‌تر (عدد f کوچک‌تر) نور بیشتری را وارد می‌کند که در شرایط کم‌نور مفید است. با این حال، دیافراگم بزرگ‌تر عمق میدان را کاهش می‌دهد، بنابراین باید بر اساس نیازهای کاربرد تعادلی پیدا شود.

6- اعوجاج

اعوجاج لنز می‌تواند بر دقت اندازه‌گیری‌ها تأثیر بگذارد. لنزهای تله‌سنتریک برای کاربردهایی که نیاز به حداقل اعوجاج دارند ترجیح داده می‌شوند. لنزهای غیر تله‌سنتریک ممکن است اعوجاج بشکه‌ای یا بالش‌کیسه‌ای معرفی کنند که در برخی موارد قابل تصحیح با استفاده از نرم‌افزار است.

7- ملاحظات محیطی

محیط‌های صنعتی می‌توانند سخت باشند و شامل گرد و غبار، لرزش‌ها و تغییرات دما شوند. انتخاب لنزی که برای تحمل این شرایط طراحی شده است، عمر طولانی و عملکرد مداوم را تضمین می‌کند.

فرآیند انتخاب لنز به‌صورت جزئی

گام 1: تعریف نیاز های کاربردی

ابتدا نیازهای کاربردی را به‌وضوح تعریف کنید. اندازه جسم، سطح جزئیات مورد نیاز، سرعت فرآیند و شرایط محیطی را در نظر بگیرید. این گام به محدود کردن گزینه‌های لنز کمک می‌کند.

گام 2: انتخاب نوع لنز

بر اساس نیازهای کاربردی، نوع لنز مناسب را انتخاب کنید. برای وظایف اندازه‌گیری با دقت بالا، لنزهای تله‌سنتریک ایده‌آل هستند. برای تصویربرداری چندمنظوره، لنزهای غیر تله‌سنتریک ممکن است کافی باشند. برای نیازهای بزرگنمایی بالا، لنزهای میکروسکوپی مناسب هستند.

گام 3: محاسبه بزرگنمایی و FOV

بزرگنمایی و FOV لازم را بر اساس اندازه جسم و سطح جزئیات مورد نظر تعیین کنید. از فرمول زیر استفاده کنید:

اطمینان حاصل کنید که لنز بزرگنمایی کافی را فراهم می‌کند بدون اینکه FOV را به زیر سطح مورد نیاز کاهش دهد.

گام 4: تطبیق وضوح

اطمینان حاصل کنید که وضوح لنز مطابق با وضوح حسگر دوربین است. عدم تطابق می‌تواند منجر به استفاده ناکافی از قابلیت‌های حسگر یا نمونه‌برداری بیش از حد شود که انرژی پردازشی را هدر می‌دهد.

گام 5: در نظر گرفتن فاصله کاری و DOF

لنزی با فاصله کاری انتخاب کنید که با تنظیم فیزیکی مطابقت داشته باشد. اطمینان حاصل کنید که DOF کافی است تا جسم در طول دامنه ارتفاع آن فوکوس باشد.

گام 6: بررسی اعوجاج

برای کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق دارند، اطمینان حاصل کنید که لنز حداقل اعوجاج دارد. لنزهای تله‌سنتریک برای ویژگی‌های کم اعوجاج خود ترجیح داده می‌شوند.

گام 7: ارزیابی تناسب محیطی

اطمینان حاصل کنید که لنز برای تحمل شرایط محیطی کاربرد طراحی شده است. عواملی مانند گرد و غبار، دما و لرزش را در نظر بگیرید.

کاربرد های رایج و انتخاب لنز

1- بازرسی نوری خودکار (AOI)

در سیستم‌های AOI که در تولید الکترونیک استفاده می‌شوند، لنزهای تله‌سنتریک با وضوح بالا برای دقت و حداقل اعوجاج ترجیح داده می‌شوند. این لنزها به اندازه‌گیری دقیق قطعات و تشخیص عیوب کمک می‌کنند.

2- کنترل کیفیت در تولید

برای کاربردهای کنترل کیفیت، ترکیبی از لنزهای تله‌سنتریک و غیر تله‌سنتریک ممکن است استفاده شود. لنزهای تله‌سنتریک برای اندازه‌گیری استفاده می‌شوند، در حالی که لنزهای غیر تله‌سنتریک وظایف بازرسی عمومی را انجام می‌دهند.

3- تصویر برداری پزشکی

در تصویربرداری پزشکی، لنزهای میکروسکوپی معمولاً برای بزرگنمایی بالا و وضوح استفاده می‌شوند. این لنزها برای بررسی بافت‌ها و سلول‌ها بسیار مهم هستند.

4- بازرسی نیمه‌ هادی

لنزهای لیتوگرافی DMD در ساخت نیمه‌هادی برای پرتوی دقیق و بازرسی ضروری هستند. این لنزها دقت و صحت بالا ارائه می‌دهند.

5- صنعت خودروسازی

در صنعت خودروسازی، لنزهای اسکن خطی برای بازرسی قطعات متحرک روی نوار نقاله استفاده می‌شوند. این لنزها تصویربرداری با سرعت بالا و وضوح عالی ارائه می‌دهند.

روند های نوظهور در لنزهای صنعتی

1- طراحی‌ های فشرده و سبک

تقاضای روزافزونی برای لنزهای فشرده و سبک وجود دارد که به راحتی در سیستم‌های خودکار ادغام می‌شوند. این لنزها اندازه و وزن کلی سیستم را کاهش می‌دهند و آنها را برای کاربردهای رباتیک مناسب می‌کنند.

2- پوشش‌ های پیشرفته

پوشش‌های پیشرفته روی لنزها عملکرد آنها را با کاهش انعکاسات و افزایش انتقال نور بهبود می‌بخشند. این پوشش‌ها همچنین لنزها را از شرایط سخت محیطی محافظت می‌کنند.

3- لنز های هوشمند

لنزهای هوشمند با حسگرها و قابلیت‌های پردازشی داخلی در حال محبوبیت هستند. این لنزها می‌توانند به طور خودکار فوکوس و دیافراگم را تنظیم کنند و عملکرد تصویربرداری را در محیط‌های پویا بهبود بخشند.

4- وضوح و سرعت بالاتر

با پیشرفت در فناوری دوربین، تقاضا برای لنزهایی که می‌توانند وضوح بالاتر و سرعت تصویربرداری سریع‌تری را پشتیبانی کنند، افزایش یافته است. این لنزها امکان بازرسی‌های دقیق‌تر و سریع‌تر را فراهم می‌کنند.

نتیجه‌گیری

انتخاب لنز دوربین صنعتی مناسب گامی حیاتی در اطمینان از موفقیت سیستم‌های دید ماشین است. با درک انواع مختلف لنزها، کاربردهای آنها و عوامل کلیدی که باید در نظر گرفته شوند، می‌توانید تصمیم‌گیری آگاهانه‌ای انجام دهید که نیازهای خاص شما را برآورده کند. چه برای اندازه‌گیری دقیق، بازرسی چندمنظوره یا کاربردهای تخصصی، لنز مناسب می‌تواند به طور قابل توجهی عملکرد و کارایی سیستم دید صنعتی شما را بهبود بخشد.