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光學做得好,程式更輕鬆

關鍵字:光學系統設計、光學鏡頭、CCD選取、光源設計

 

在做任何量測前,設備的精度和使⽤條件的限制下必然會對它的光學系統提出⼀定的要求。

那麼我們 — 和全豐光電是怎麼設計每台設備的光學系統,如何搭配才是好的光學設計呢?

在光學系統設計部分我們將它分為以下 5 ⼤步驟:

 

1. 光學系統倍率設計搭配


我們會以量測的的視野範圍與量測的精度反推我們所需要的鏡頭與 CCD 搭配的倍率,那我們以視

範圍 105x88mm,精度 ±5μm 為例選⽤的系統倍率:

 

選⽤ 40um/px500w 畫素相機

放⼤倍率長軸 3.45/40 = 0.08

短軸 3.45/40 = 0.08

視野範圍 (2448*3.45) / 0.08 = 105.569 ,(2048*3.45) / 0.08 = 88.319

 


 

2. 光學鏡頭設計與選取


以我們 AL-2AT 系列為例,使⽤遠⼼鏡頭,具有較⼤視場的鏡頭,⼀般會有很⼤的畸變,使⽤專⽤

光學遠⼼鏡頭之設計優點即是使畸變像差極⼩ ( 無失真 ) 。 遠⼼鏡頭之零視場⾓為放⼤倍率不因距

⽽改變,在⼀定之檢測距離範圍內可達到物體⼤⼩⼀致,不影響檢測結果,並利⽤程式控制鏡頭

焦,解決多段差的對焦問題。


以下是選⽤得特點:

a. 使⽤長景深遠⼼鏡頭與程控對焦,複雜、多段差的待測物也能正確量測並提⾼量測時的效率。

  

 

b. 使⽤遠⼼鏡頭,讓待測物體尺⼨不受遠近影響,量測時可不必在意待測物的⾼低變化。

 

             

 

c. 利⽤低失真鏡頭,使周邊影像在拍攝時減少失真,因此待測物放在視野範圍內的任何位置,皆可正確量測。

 

             

 


 

3. CCD選取與評估

如同第⼀點所說的 CCD 的選⽤會關於系統倍率與鏡頭的搭配,畫素的選擇以及使⽤什麼樣顏⾊的

相機都是我們考量範圍之⼀。那麼在這裡想提及的是影像次像素處理這個跟我們選⽤的 CCD 與之

後程式的撰寫息息相關,所以我們在⼤視野下要實現⾼精度量測,會將 1 個畫數再細切  100 等分

使物體邊緣量測更加銳利與細緻。

 

           

 


 

4. 光源的設計與選取

光源的種類非常多種,主要⼤類分為穿透光源與反射光源。會經由不同待測物與不同瑕疵種類

取合適的光源。那麼再以我們  AL-2AT  系列為例:選⽤藍光 LED 遠⼼平⾏光源投射系統  ( 穿

源 )  選擇這種光源可呈現出最銳利的擷取邊緣,透明材料亦可量測。讓我們系列產品可

測精度與更多材質量測應⽤。

 


 

5. 光路設計與建構

選好上述的內容再來就是要搭配結構進⾏實際的實驗,因為選⽤不同的鏡頭與光源也會有不同

光路。

 

鏡頭:我們會依照不同待測物的⾼度來調整鏡頭的⾼度,以 AL-2AT 系列我們就搭載了程控升降系統。

光源:選⽤不同的光源會有不同的⾓度與光型,這就會搭上不同機構來配合我們的光路系統了。

詳情請⾒ ( 機構與程控開發篇 )

     

 

解決了光學系統那麼影像程式上的處理我們就相對應得更加輕鬆啦!!