Sıfır Açısal Görüş Alanı: Paralaks Hatası Giderme
Geleneksel mercekler, mercek ile nesne arasındaki mesafe arttıkça büyütmenin azaldığı açısal görüş alanlarına (AFOV) sahiptir. İnsan görüşü bu şekilde davranır ve derinlik algımıza katkıda bulunur. Bu AFOV, şu şekilde sonuçlanır:paralaks, ayrıca perspektif hatası olarak da bilinir, nesne hareket ettirildiğinde (alan derinliği [DOF] içinde kalsa bile) büyütme değişikliği nedeniyle görüş sisteminin gözlenen ölçümü değişeceğinden doğruluğu azaltır. Telesentrik lensler, sabit, açısal olmayan bir FOV'a sahip olarak geleneksel lenslerin paralaks hatası özelliğini ortadan kaldırır; lensten herhangi bir mesafede, telesentrik bir lens her zaman aynı FOV'a sahip olacaktır. Bkz.Şekil 1Telesentrik olmayan ve telesentrik FOV arasındaki fark için.
Telesentrik bir merceğin sabit FOV'sinin ölçüm uygulamaları için hem avantajları hem de kısıtlamaları vardır. Telesentrik bir merceğin birincil avantajı, büyütmesinin derinliğe göre değişmemesidir.şekil 2farklı çalışma mesafelerinde (WD) iki farklı nesneyi gösterir, hem sabit odak uzaklıklı (telesentrik olmayan) bir lens (orta) hem de telesentrik bir lens (sağ) ile görüntülenir. Telesentrik bir lensle çekilen görüntüde, hangi nesnenin diğerinin önünde olduğunu söylemenin imkansız olduğunu unutmayın. Sabit odak uzaklıklı lensle, daha küçük görünen nesnenin lensten daha uzakta konumlandırıldığı oldukça açıktır.
Sırasındaşekil 2WD kayması açısından serttir, paralaks hatasını en aza indirmenin önemini gösterir. Birçok otomatik inceleme görevi, bir görüntüleme sisteminin FOV'unda hareket eden nesneleri görüntüler ve parçaların konumu nadiren mükemmel şekilde tekrarlanabilir. WD, merceğin görüntülediği her nesne için aynı değilse, her nesnenin ölçümü büyütme kayması nedeniyle değişecektir (büyütme ve nasıl tanımlandığı hakkında daha fazla bilgi edinmek için Çözünürlük bölümüne bakın). Büyütme kalibrasyon hatasına (sabit odak uzaklıklı bir mercekle kaçınılmaz olan) dayalı olarak farklı sonuçlar çıkaran bir makine görüş sistemi güvenilir olmayan bir çözümdür ve yüksek hassasiyet gerektiğinde kullanılamaz. Telesentrik mercekler, titreşimli bir konveyör veya kesin olmayan parça konumları gibi faktörler nedeniyle aksi takdirde oluşacak ölçüm hataları konusundaki endişeleri ortadan kaldırır.
Telesentrik Lensler ve Alan Derinliği
Telesentrik lenslerin geleneksel lenslerden daha büyük bir DOF'ye sahip olduğu yaygın bir yanlış anlamadır. DOF hala nihayetinde lensin dalga boyu ve f/#'si tarafından yönetilirken, telesentrik lenslerin en iyi odaklamanın her iki tarafındaki simetrik bulanıklık nedeniyle geleneksel lenslerden daha büyük bir kullanılabilir DOF'ye sahip olabileceği doğrudur. İncelenen parça lense doğru veya lensten uzaklaştıkça, onunla ilişkili AFOV'u (veya ana ışını) takip edecektir. Telesentrik olmayan bir lenste, bir nesne odak içine ve dışına hareket ettirildiğinde, parça paralaks ve AFOV'uyla ilişkili büyütme değişikliği nedeniyle asimetrik olarak bulanıklaşır. Ancak telesentrik lensler, FOV'da açısal bir bileşen olmadığından simetrik olarak bulanıklaşır. Pratikte bu, kenarlar gibi özelliklerin kütle merkezi konumunu koruduğu anlamına gelir; makine görüş sistemi tarafından kullanılan algoritmanın düzgün çalışması için kontrast yeterince yüksek kaldığı sürece, nesne en iyi odaklamanın ötesinde olduğunda bile doğru bir ölçüm yapılabilir.
Mantığa aykırı görünse de, bulanıklık telesentrik merceklerle belirli uygulamalarda avantajlı bir şekilde kullanılabilir. Örneğin, bir makine görüş sisteminin bir pimin merkez konumunu bulması gerekiyorsa, gösterildiği gibiŞekil 3a, lens odakta olduğunda beyazdan siyaha geçiş oldukça keskindir.Şekil 3b, aynı pin hafifçe odak dışı olarak gösterilmiştir.
Parçanın kenarı boyunca alınan bir çizgi profilinden alınan görüntü gri seviyelerinin bir grafiğine bakıldığında,Şekil 4, çizginin eğimi, pim kenarı daha fazla piksele yayıldığı için hafifçe odak dışı bırakılmış görüntü için çok daha sığdır. Telesentrik lensin simetrik bulanıklığı nedeniyle, bu bulanıklık hala kullanılabilir çünkü merkez hareket etmemiştir ve gereken alt piksel enterpolasyonu miktarı azalmıştır. Bu, sensör gürültüsünün neden olduğu gri seviye dalgalanmalarına karşı hassasiyeti azaltır ve pim merkezi konumunun daha güvenilir ve daha yüksek tekrarlanabilirlikle bulunmasını sağlar.