Подписаться на нашу рассылку
Введите свой адрес электронной почты, чтобы получать свежие новости и эксклюзивные обновления от Pomeas. Оставайтесь на связи с Pomeas и будьте в курсе новейших оптических решений.
Практический пример машинного зрения: камера 5 Мп с сенсором 2/3" при рабочем расстоянии 80–100 мм для контроля поверхности кристаллов.
Увеличение рассчитывается по сенсору и полю зрения — до сравнения номинальных кратностей зума: β = короткая сторона сенсора ÷ FOV. Для 10 × 10 мм: β = 7,07 ÷ 10 = 0,71×; для 4 × 4 мм: β = 7,07 ÷ 4 = 1,77×; требуемая кратность зума ≈ 2,5:1. Оба зум-блока покрывают диапазон 0,71–1,77× нативно; ТВ-адаптер и насадка лишь определяют, в какой точке хода зума находится каждое поле зрения.
Дискретизация в стороне объекта (расчёт): при FOV 4 мм — 4/2448 = 1,63 мкм/px (H) и 4/2048 = 1,95 мкм/px (V); при 10 мм — 4,09/4,88 мкм/px. Признак 5 мкм занимает ≈ 2,6–3,1 px при 4 мм (на пределе) и ≈ 1 px при 10 мм (ненадёжно); признак 10 мкм — ≈ 5–6 px при 4 мм (надёжно) и ≈ 2 px при 10 мм (на грани).
Конфигурация A — экономичная: коаксиальный зум-блок 6.5X (серия PMS-LZ-63101, 0,7×–4,5×, РР 87 ± 2 мм) + ТВ-адаптер 0,5X + фронтальный тракт 1X + коаксиальный осветитель. Эффективный диапазон 0,35–2,25× покрывает 0,71–1,77×; РР 87 мм входит в окно 80–100 мм. Ограничение: задняя редукция 0,5X уменьшает NA в плоскости изображения вдвое, и дифракционно-ограниченное разрешение в стороне объекта примерно вдвое хуже, чем у нативного тракта 1X (≈ 8–11 мкм, расчётная оценка); глубина резкости на позиции 4 мм ≈ 0,13 мм. Подходит для дефектов класса 10 мкм и проектов с приоритетом стоимости.
Конфигурация B — более высокое качество: LZL-12100 (0,58×–7,5×, зум 12,5:1, телецентрическая оптика, РР 77,4 ± 2 мм) + ТВ-адаптер 1X без фронтальной редукции. Разрешение по спецификации: 7,8 мкм @ 1,0× и ≈ 5,6 мкм @ 1,5–1,8× (интерполяция); глубина резкости на позиции 4 мм ≈ 0,3 мм. Ограничение: РР 77,4 ± 2 мм ниже заявленной границы 80 мм — необходимо проверить установочное пространство; если 80 мм — жёсткое ограничение, насадка 0,75X увеличивает РР (значение подлежит подтверждению). Предпочтительна при подтверждённом требовании 5 мкм.
Правильно согласованный нативный ТВ-тракт 1X обычно предпочтителен для высокоразрешающего контроля, когда требуемое поле зрения достижимо согласованыой фронтальной линзой. Некачественные или малокалиберные ТВ-адаптеры 0,5X могут вызывать потерю плотности выборки, деградацию краёв, дополнительные аберрации и снижение контраста; качественный согласованный ТВ-адаптер также нормально работает в машинном зрении.
ТВ-адаптер действует в стороне камеры (изображения): масштабирует готовое изображение на сенсор. Насадка действует в стороне объекта: меняет увеличение, поле зрения и рабочее расстояние передней группы. Одинаковая метка «0,5×» описывает физически разные операции — детали не взаимозаменяемы.
Поверхности кристаллов плоские и зеркальные. Коаксиальный осветитель освещает вдоль оптической оси: плоские участки возвращают свет в объектив (светлое поле), а царапины, раковины и сколы кромок рассеивают его в стороны (тёмное поле) — именно этот контраст нужен для данных дефектов. Коаксиальные версии обоих зум-блоков содержат встроенный светоделитель.
Для камеры 5 Мп формата 2/3" (2448 × 2048) с полем ≈ 10 × 10 мм до 4 × 4 мм и РР 80–100 мм требуемое увеличение составляет 0,71×–1,77× (кратность зума ≈ 2,5:1) — оба зум-блока, 6.5X и 12.5X, покрывают его без редукционной оптики.
Признак 5 мкм занимает ≈ 1 пиксель на позиции 10 мм, поэтому контроль 5 мкм требует работы на позиции 4 мм, где признак занимает ≈ 3 пикселя и остаётся вблизи оптического предела системы.
Если требование 5 мкм подтверждено, следует предпочесть нативный ТВ-тракт 1X конфигурации B; ТВ-адаптер 0,5X конфигурации A подходит, когда целевые дефекты — класса 10 мкм, а решающим фактором является стоимость. РР и глубину резкости обеих конфигураций следует проверить на реальном стенде.
Как рассчитать увеличение по полю зрения? Разделите размер сенсора на требуемое поле в стороне объекта; для квадратного поля берите короткую сторону: β = 7,07 ÷ 4 = 1,77×. Считайте это до сравнения номинальных кратностей зума.
Может ли камера 5 Мп обнаружить дефект 5 мкм? Зависит от поля зрения: при 4 мм признак занимает ≈ 2,6–3 px (на пределе), при 10 мм — ≈ 1 px (ненадёжно). Дискретизация необходима, но недостаточна: нужны также разрешение оптики, контраст и стабильность фокуса.
Снижает ли ТВ-адаптер 0,5X качество изображения? Он уменьшает NA в плоскости изображения вдвое, поэтому дифракционное разрешение в стороне объекта примерно вдвое хуже, чем у нативного тракта 1X при том же поле. При целевых 5 мкм это необходимо проверить на стенде.
Разница между ТВ-адаптером и насадкой? ТВ-адаптер работает в стороне изображения; насадка — в стороне объекта (увеличение, поле, РР). Одинаковая метка «0,5×» — физически разные операции.
Почему для чипов применяют коаксиальный свет? Плоские зеркальные поверхности возвращают свет в объектив и выглядят светлыми; дефекты рассеивают свет и выглядят тёмными — нужный контраст светлого поля.
Введите свой адрес электронной почты, чтобы получать свежие новости и эксклюзивные обновления от Pomeas. Оставайтесь на связи с Pomeas и будьте в курсе новейших оптических решений.
