理论知识
自动对焦液态镜头相机在包裹处理和包装检查中的应用
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时间:2022-02-22 11:09:43

      机器视觉工业相机是世界各地邮局和航运公司的中流砥柱。过去这些地方处理的大部分是信件或明信片,现在的邮局是个人和商业贸易的枢纽。而货物包装必须按尺寸、形状和颜色进行处理。在处理过程中更复杂的情况是,需要检测位于在高速传送带上快速移动的包装侧面的条形码。


自动对焦液态镜头相机在包裹处理和包装检查中的应用

      在检测过程中,通常需要多个机器视觉工业相机来采集物品足够可靠的信息,根据大小和形状对物品进行分段,然后采集识别信息以便分类处理。该过程需要大量投资来提高分拣应用程序的速度。

 

      这对依赖传统定焦镜头相机的设施构成了限制。 自动对焦技术标志着工业相机设计的重大进步。 系统通常包括相机、控制系统和能够在选定的感兴趣点或区域上自动聚焦的镜头。

 

      液体镜头的集成依赖于电荷来扩展和收缩镜头,可以在不到 20 毫秒的时间内获得从不到 2 厘米到无限远的更清晰的图像。与CCD相机相比,这种系统中的CMOS相机具有显著的优势,可使用 binning 缩短曝光时间、捕捉焦点并通过缩小感兴趣区域来提高帧速率。

PixeLINK 液体镜头工业相机PL-D 725

 

PixeLINK液体镜头工业相机PL-D 725

      如今的自动对焦液体镜头相机成像系统非常紧凑,可以轻松集成到空间受限的系统中,包括传送带监视器和包裹处理设备。配备自动对焦液体镜头技术的相机可以在单个系统中处理很多的挑战:在从 100 毫米到无限远的不同焦点位置捕获多张图像;与传统触发式自动对焦镜头相比,可变焦液体镜头没有移动部件,通常更快、更有弹性,且耗电更少;可以根据照明条件自动进行调整;自动校正增益、曝光、对比度和白平衡。


      液态镜头的光学质量通常接近衍射极限,因此不会影响相关的固定镜头质量。液体镜片在近红外线中是透明的,尽管它们是为可见光而设计的。宽焦距范围允许在几厘米到无限远的物体的大距离范围内进行焦距调整。在从其他传感器获取目标距离信息时,可以对目标进行闭环搜索或开环搜索中调整焦距,液体透镜独特的稳定性使其能够在这种开环模式下发挥作用。


Pixelink 提供的带外壳或板卡级的自动对焦相机

Pixelink 提供的带外壳或板卡级的自动对焦相机

      液态镜片还具有高速加工的能力。虽然传统算法通常使用逐步方法来实现最佳焦点位置,但液体镜头可以快速地进行小步和大步,从而通过非连续过程实现更智能的焦点搜索。

 

      自动对焦相机中使用的液态镜头技术基于电润湿技术,允许在没有移动部件的情况下实现可变焦距。传统机械镜头系统的使用寿命通常是几十万次,但液体镜头已通过1亿次以上的测试,性能没有下降。液态镜头还可以在几十毫秒内重新配置,使其成为高振动环境和需要快速对焦变化的应用的理想选择。

 

      与高速相机集成的液体镜头为工业和医疗应用带来了尖端的解决方案。

 

      带有液体镜头的自动对焦系统具有相当简单的机械部件,只需要软件编程,同时避免对机械设计进行复杂的修改。从设计的角度来看,将液体镜头与相机系统结合起来相当简单,确保系统的固有结构保持不变。如今,一些制造商已经开发出内置自动对焦算法的相机。

 

      这些自动对焦成像系统通常与镜头算法集成,该算法包括由相机本身驱动的控制,使系统能够根据需要自动调整光学元件,保持目标清晰。

 

      集成了自动对焦镜头的相机即使在目标物体移动时也能捕捉到清晰的图像。它还可以捕获距光学系统不同距离的不同目标对象。主动式自动对焦系统通过相机内置的软件测量到目标的距离,而被动式自动对焦系统将分析来自目标的图像。例如,在工业环境中使用相位检测自动对焦传感器时,自动对焦成像系统可以通过对比度检测实现自动对焦。

 

      自动对焦算法可以使用微处理器、数字信号处理器、现场可编程门阵列或软件来实现。许多不同的算法可用于计算对比度。用于边缘检测的 3 × 3 或 5 × 5 Sobel 滤波器是一种常见的解决方案。

 

       单次自动对焦很容易在现有应用程序中针对静止对象实现。对于移动物体,可以使用连续自动对焦算法,但会增加复杂性。自动对焦系统确定图像是否已达到最大对比度。如果没有,则将此反馈提供给光学器件以调整焦点。

 

     其他受益于自动对焦技术的应用主要有机器视觉、生物识别和生物技术等。例如,机器视觉应用中的电路板制造。印刷电路板变得越来越小、越来越复杂,需要自动对焦以实现最佳质量控制。自动对焦系统允许在回流之前评估组件放置。除了检查开路或短路外,它还可以检查裸板和焊膏。

 

      此外,液态镜头在运行时是静音的,这在噪音可能成为问题的领域是一个好处,特别是在生物技术或生物识别应用环境中。

 

       工业应用,例如机器视觉或生物技术环境,对相机系统有很高的强度要求。在这些应用环境中,自动对焦技术在近十年里有了显着的发展,如今可更容易准确、轻松地部署视觉系统。这一发展填补了成像领域的技术空白,使一些系统成像结果容易受振动影响的应用行业,有了高质量的解决方案。

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