Komponenty i systemy obrazowania


Wstęp

Dla konkretnej aplikacji należy zwrócic uwagę na parametry :

  • Pole widzenia (wielkość obiektu)
  • Odległość pracy
  • Głębia ostrości
  • Dopasowanie do wybranej kamery 
    • ostrość obrazu (MTF) wobec wielkości piksela
    • wielkość koła obrazu  wobec przekątnej sensora
    • typ montażu obiektywu
  • Zakres spektralny: praca w pasmie UV, VIS, NIR, SWIR  lub w kilku pasmach łącznie


Krok 0. Sprawdzamy czy nasze założenia nie są głupie

Bardziej dyplomatycznie krok ma tytuł : czy sami sobie nie stwarzamy problemów 

  • Czy musimy mieć aż tak wysoką rozdzielczość na całym, tak dużym polu widzenia?
  • Czy kilka małych kamer nie dostarczy tej samej informacji co jedna wielka? (Wielo-megapikselowe kamery relatywnie tanieją, optyka nie : wymagania co jakości optyki są coraz wyższe)
  • Czy przeznaczyliśmy dosyć miejsca dla kamery?
    • Czy D nie jest zbyt małe, tzn. czy  konieczny całkowity kąt widzenia nie przekracza (mocno) 90° ?
    • Czy D nie jest zbyt duże? tzn. czy jest miejsce na D+ kamerę z obiektywem i łukiem kabla?  
  • Czy D nie jest zbyt małe?  wiekszośc obiektywów (f 4-35mm) pozwala ustawić ostrość od MOD 100-200mm 

Krok 1. Preselekcja

W praktyce od początku możemy ukierunkować dobór obiektywu gdyż:

  • wybraliśmy już kamerę pozwalającą uzyskać wymaganą rozdzielczość więc znamy już typ montażu i przekątną sensora
  • obiektywy dostepne są dla typowych wartości ogniskowej:  4, 6, 8, (10), 12, 16, 24, 35, 50, 70 mm.
  • wiemy, że dla ogniskowych poniżej 4 ... 6 mm pojawia się niepożądane efekty rybie oko ( zniekształcenia TV )

Krok 2. Ogniskowa f obiektywu.

Wartość f jest funkcją odległości pracy D  i powiekszenia M czyli stosunku wielkości  sensora Xs i  wielkości pola widzenia  Xp ( X =długość boku lub przekątnej)

f = D*Xs/Xp   wszystkie wymiary w mm.  

powiekszenie M=-Xs/Xp 

Krok 3.  Jakość obrazu

Według rozmiaru piksela okreslamy  ile lp/mm (line-pair/mm) powinien rysować obiektyw.  

Złota zasada:   lp/mm (obiektywu) >= 3/2  1/ ( 2 *x_pixel  )  , x_pixel  rozmiar piksela w mm 

współczynnik 3/2 jest po to, by dobrać obiektyw rysujacy miękko: punkt obiektu ma być wiekszy niż 1 piksel, pozwala to lepiej interpolować między sąsiednimi pikselami i unikąć artefaktów /efektu Moire/.

Krok 4   Katalogi

Określiliśmy juz czego teoretycznie potrzebujemy,  otwieramy katalogi i szukamy obiektywu najbliszego wymaganiom.

Dostawcy: 

TIS: optyka:  link  (wygodnie jest kupić obiektyw  i kamerę od jednego dostawcy) 

VS Technology: link

TAMRON link


Krok 5 . Weryfikacja

Sprawdzamy czy osiagniemy wymagane parametry w warunkach naszej maszyny w wybranym obiektywem i kamerą.  

Najczęśćiej musimy zrobić drugą itereację. Może trzeba zmienić obiektyw, może kamerę , może konfigurację, a  może wszystkie elementy.