렌즈 선택의 기본
렌즈 선택 및 효과의 기본
이미지 처리는 계산을 통해 픽셀 밀도 데이터의 변화를 감지하는 프로세스입니다. 따라서 안정적인 검출을 위해서는 선명한 이미지의 투영이 필요합니다. 렌즈 선택은 이미지 처리 기반 검사의 성능을 결정하는 중요한 역할을 합니다. 이 섹션에서는 올바른 렌즈를 선택하는 데 필요한 기본 지식을 소개합니다.
이미지 처리의 일반적인 절차
이미지 처리는 대략 다음 4단계로 구성됩니다.
1. 이미지 캡처
셔터를 누르고 이미지를 캡처
2. 이미지 데이터 전송
카메라에서 컨트롤러로 이미지 데이터 전송
3. 이미지 데이터 향상
이미지 데이터를 전처리하여 기능 향상
4. 측정 처리:
이미지 데이터의 결함 또는 치수 측정
처리된 결과를 측정하여 연결된 제어장치(PLC 등)에 신호로 출력
이미지 처리 순서도
많은 비전 센서 제조업체는 3단계, "이미지 데이터 처리"를 설명하는 데 중점을 두고 카탈로그에서 컨트롤러의 처리 기능을 강조합니다. 그러나 1단계 "이미지 캡처"는 정확하고 안정적인 이미지 처리를 위한 가장 중요한 부분입니다. 1단계를 성공으로 이끄는 열쇠는 렌즈와 조명 시스템의 적절한 선택입니다. 이 기본 가이드에서는 적합한 렌즈를 선택하여 이미지를 성공적으로 캡처하는 방법을 자세히 설명합니다.
적용 예: 컵 내부의 이물질/결함 감지
Q: 컵 내부의 이물질/결함을 감지할 때 전체 검사 영역에서 작은 결함을 감지하는 데 다음 두 이미지 중 어느 것이 더 적합합니까?
A: 오른쪽 이미지
컵이 높기 때문에 위아래 모두 초점 맞추기가 어렵습니다
컵의 상단에서 하단까지 완전히 초점을 맞춘 이미지
고성능 컨트롤러를 사용하더라도 왼쪽 이미지의 결함을 일관되게 감지하기 어려울 것입니다. 지식의 올바른 조합으로 오른쪽 이미지와 같이 고도로 집중된 이미지를 쉽게 만들 수 있습니다.
가리키다
선명한 이미지는 이미지 처리에서 가장 중요한 부분입니다.
고정도, 안정적인 검사를 위해서는 다음의 3가지 사항이 필수입니다.
- 대상의 큰 이미지 캡처
- 이미지 초점 맞추기
- 이미지가 밝고 선명한지 확인
렌즈 기본 및 선택 방법
렌즈 구조
카메라 렌즈는 여러 개의 렌즈, 조리개(밝기) 링 및 초점 링으로 구성됩니다.
조리개 조리개와 초점은 오퍼레이터가 카메라의 모니터 화면을 보면서 조정하여 이미지가 "밝고 선명하게" 나오는지 확인해야 합니다.
(일부 렌즈에는 조정 시스템이 고정되어 있습니다)
렌즈의 초점 거리 및 시야(FOV)
초점 거리는 하나의 렌즈 사양입니다. 공장 자동화를 위한 일반적인 렌즈의 초점 길이는 8mm/16mm/25mm/50mm입니다. 대상의 필요한 시야와 렌즈의 초점 거리에서 WD(working distance)를 결정할 수 있습니다.
WD 및 FOV 크기는 초점 거리와 센서 크기에 따라 결정됩니다. Close-up Ring을 사용하지 않을 경우 다음과 같은 비례식을 적용할 수 있다.
작동 거리 : 시야각 = 초점 거리 : 센서 크기
예 1: 초점 거리가 16mm이고 센서 크기가 3.6mm인 경우 시야각을 45mm로 만들기 위해 WD는 200mm가 되어야 합니다.
심도가 큰 이미지에 초점 맞추기(렌즈가 물체에 초점을 맞출 수 있는 범위)
1. 초점 거리가 짧을수록 피사계 심도가 커집니다.
2. 렌즈에서 물체까지의 거리가 멀수록 피사계 심도가 커집니다.
→ 클로즈업 링과 매크로 렌즈는 피사계 심도를 더 작게 만듭니다.
3. 조리개가 작을수록 피사계 심도가 커집니다.
→작은 조리개와 밝은 조명으로 쉽게 초점 맞추기
렌즈 왜곡
왜곡이란 무엇입니까?
왜곡은 캡처된 이미지의 중앙과 가장자리 영역 간의 변화 비율입니다. 렌즈의 수차로 인해 캡처된 이미지의 가장자리에서 왜곡이 더 두드러집니다. 왜곡에는 배럴 왜곡과 핀쿠션 왜곡의 두 가지 유형이 있습니다. 일반적으로 왜곡 값의 절대값이 작을 때 렌즈가 더 높은 정확도를 제공합니다. 예를 들어, 치수 측정에는 왜곡이 작은 렌즈를 사용해야 합니다. 초점 거리가 긴 렌즈는 일반적으로 왜곡이 적습니다.
렌즈 선택 및 이미지 처리 기본 사항 요약
고품질 이미지는 이미지 처리의 기본입니다. 일부는 렌즈 선택에 대한 기본 지식입니다.
- 대상에 적합한 시야 확보
- 전체 이미지에 초점을 맞출 수 있습니다.
- 적절한 밝기로 대상과 배경 사이의 대비를 향상시킬 수 있습니다.