머신 비전 측정에서 렌즈 왜곡이 중요한 이유

● 2026-10-29 ● - ● 나에게 메시지를 남겨주세요

소개: 작은 기하학적 오류가 큰 검사 문제가 될 수 있음

머신 비전에서 렌즈는 선명한 이미지를 생성할 수 있지만 여전히 작업에는 잘못된 렌즈일 수 있습니다.

이는 반직관적으로 들릴 수도 있습니다. 검사 카메라가 구성 요소, 구멍 또는 가장자리를 명확하게 볼 수 있다면 시스템이 이를 정확하게 측정할 수 있어야 하지 않습니까? 반드시 그런 것은 아닙니다. 이미지 선명도와 기하학적 정확도는 서로 다른 속성입니다. 렌즈는 직선을 곡선으로 매핑하거나 중앙에서 가장자리를 향해 이미지 스케일을 변경하면서 미세한 디테일을 확인할 수 있습니다.

치수 검사, 위치 지정, 정렬 및 결함 감지와 같은 응용 분야에서는 이러한 구별이 중요합니다. 작은 기하학적 오류가 합격/불합격 결정에 영향을 미치거나, 로봇의 선택 지점을 이동하거나, 생산 라인 전반에 걸쳐 일관되지 않은 측정을 생성할 수 있습니다.

이 기사에서는 렌즈 왜곡이 실제로 무엇을 의미하는지, 가장 중요한 경우 보정이 어떻게 도움이 되는지, 엔지니어가 설계를 결정하기 전에 렌즈 공급업체와 논의해야 하는 사항에 대해 설명합니다.

렌즈 왜곡이란 무엇입니까?

렌즈 왜곡은 장면의 점이 이미지에 나타나는 위치를 변경하는 기하학적 수차입니다. 이는 일반적으로 배럴 왜곡, 핀쿠션 왜곡 또는 이 둘의 더 복잡한 조합으로 설명됩니다.

배럴 왜곡의 경우 이미지 배율이 가장자리로 갈수록 감소하는 경향이 있으므로 직선이 바깥쪽으로 휘어질 수 있습니다. 핀쿠션 왜곡으로 인해 선이 안쪽으로 휘어질 수 있습니다. 광각 시스템은 하나의 간단한 계수로는 적절하게 설명할 수 없는 보다 복잡한 왜곡 패턴을 보여줄 수도 있습니다.

왜곡이 반드시 이미지의 초점이 맞지 않는다는 의미는 아닙니다. 고대비 가장자리는 선명하게 유지되지만 예상과 약간 다른 위치에 나타날 수 있습니다. 시각적 모니터링의 경우 이는 허용될 수 있습니다. 측정의 경우 시스템 오류의 원인이 될 수 있습니다.

유용한 차이점은 다음과 같습니다.

해상도는 이미징 시스템이 얼마나 많은 세부 사항을 구별할 수 있는지를 나타냅니다.

왜곡은 시스템이 장면의 기하학적 구조를 얼마나 충실하게 유지하는지를 나타냅니다.

반복성은 시스템이 동일한 조건에서 일관된 결과를 반환하는지 여부를 나타냅니다.

성공적인 머신 비전 시스템에는 세 가지가 모두 필요할 수 있지만 우선순위는 작업에 따라 다릅니다.

왜곡은 언제 문제가 됩니까?

치수 측정

소프트웨어가 간단한 배율 인수를 사용하여 픽셀을 밀리미터로 변환하는 경우 이미지 크기가 측정 영역 전체에서 충분히 일관된다고 가정합니다. 왜곡은 그 가정을 위반할 수 있습니다. 중심 근처에서 측정된 치수는 모서리 근처의 동일한 치수와 동일한 물리적 축척으로 매핑되지 않을 수 있습니다.

로봇 안내 및 포지셔닝

카메라가 로봇을 안내하면 영상 좌표가 로봇이나 컨베이어 시스템에서 사용되는 좌표로 변환됩니다. 렌즈에 수정되지 않은 기하학적 오류가 발생하면 추정 위치가 바뀔 수 있습니다. 영향은 카메라 각도, 작동 거리, 보정 방법 및 필요한 배치 공차에 따라 달라집니다.

PCB, 부품, 웹 검사

검사 시스템은 종종 특징 위치나 모양을 기준과 비교합니다. 왜곡으로 인해 명목상 직선 형상이 곡선으로 나타나거나 가장자리 위치가 이동될 수 있습니다. 이는 특히 검사 영역이 센서의 대부분을 차지하는 경우 현장 전체의 비교를 복잡하게 만들 수 있습니다.

광역 모니터링

모든 애플리케이션에 낮은 왜곡이 필요한 것은 아닙니다. 일부 감시 또는 상황 인식 시스템에서는 직선을 유지하는 것보다 적용 범위가 더 중요할 수 있습니다. 그러나 측정 또는 매핑 응용 분야에서는 기하학적 정확도가 핵심 요구 사항일 수 있습니다. 올바른 렌즈는 작업에 최적화된 렌즈이지, 단독으로 왜곡 수가 가장 작은 렌즈는 아닙니다.

저왜곡 렌즈인가, 소프트웨어 교정인가?

보편적인 대답은 없습니다. 광학 설계와 소프트웨어 교정은 서로를 보완할 수 있지만 서로 다른 방식으로 문제를 해결합니다.

저왜곡 렌즈는 이미지가 센서에 도달하기 전에 광학적으로 기하학적 편차를 줄여줍니다. 이는 다운스트림 처리를 단순화하고 현장 전체에 걸쳐 보다 균일한 매핑을 유지하는 데 도움이 됩니다.

소프트웨어 수정은 보정된 모델을 사용하여 이미지 좌표를 다시 매핑합니다. 왜곡이 안정적이고 교정 절차가 적절할 때 효과적일 수 있습니다. 그러나 수정은 픽셀을 다시 샘플링하고, 사용 가능한 이미지 영역을 자르고, 초점, 렌즈 위치, 센서 정렬 및 충분히 일관되게 유지되는 온도에 따라 달라질 수 있습니다.

왜곡 보정과 원근 보정을 구별하는 것도 중요합니다. 평평한 물체를 비스듬히 바라보는 카메라는 렌즈 자체에 무시할만한 왜곡이 있더라도 원근 효과를 가져옵니다. 교정 작업 흐름에서는 두 가지를 모두 모델링해야 할 수도 있습니다.

합리적인 개발 프로세스는 필요한 측정 정확도를 먼저 정의한 다음 광학 보정, 소프트웨어 보정 또는 조합이 적절한지 평가하는 것입니다.

Telecentric Lens는 어떤가요?

텔레센트릭 렌즈는 작은 크기나 넓은 깊이 범위보다 측정 정확도가 더 중요할 때 종종 고려됩니다. 물체 공간 텔레센트릭 설계에서 주광선은 물체 공간에서 거의 평행하므로 작은 물체 거리 변화로 인한 배율 변화가 줄어듭니다.

이는 평평한 부품을 측정하거나, 직경을 확인하거나, 높이가 약간씩 다른 부품을 검사하는 데 유용할 수 있습니다. 그러나 텔레센트릭 광학 장치가 모든 비전 시스템에 자동으로 최선의 선택은 아닙니다. 더 크고, 더 비쌀 수 있으며 특정 작동 거리와 시야가 필요할 수 있습니다.

공간, 비용 또는 현장 적용 범위가 더 중요한 경우에는 기존의 저왜곡 렌즈가 더 적합할 수 있습니다. 결정은 실제 공차와 기계적 제약을 따라야 합니다.

M12 lens range

렌즈를 선택하기 전에 대답해야 할 6가지 질문

견적을 요청하기 전에 엔지니어와 구매자는 다음 정보를 준비해야 합니다.

1. 측정 허용 오차는 얼마입니까?

심각한 결함을 감지하도록 설계된 시스템은 특징을 측정하는 것부터 엄격한 치수 공차까지 요구 사항이 다릅니다.

2.센서 형식과 픽셀 크기는 어떻게 되나요?

렌즈 이미지 서클과 해상도 성능은 센서에 적합해야 합니다.

3.어떤 시야각과 작동 거리가 필요합니까?

이는 이미징 구조를 정의하고 렌즈 선택에 큰 영향을 미칩니다.

4. 관심 영역은 어디에 위치합니까?

작은 중앙 영역은 전체 프레임을 포괄하는 측정보다 왜곡에 덜 민감할 수 있습니다.

5.카메라나 물체가 움직일까요?

움직임, 진동 및 작동 거리 변화는 교정 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다.

6.시스템은 어떻게 교정되나요?

교정 대상, 절차, 작동 온도 및 허용 기준을 조기에 지정하십시오.

공급업체는 이러한 세부 정보를 사용할 수 있을 때 더 효과적으로 추천할 수 있습니다. "낮은 왜곡" 자체는 완전한 사양이 아닙니다.

실제 시스템에서 렌즈를 검증하는 방법

데이터시트는 시작점일 뿐 애플리케이션 테스트를 대체할 수는 없습니다. 의도한 시야 전체에 걸쳐 보정된 그리드나 기타 적절한 참조 대상을 사용하십시오. 중앙 및 가장자리 성능을 확인하고, 해당되는 경우 다시 초점을 맞추거나 다시 장착한 후 측정을 반복하고, 실제 작동 거리에서 결과를 확인하십시오.

애플리케이션이 특정 온도 범위에서 작동하는 경우 대표적인 열 조건을 포함하십시오. 소프트웨어 수정이 계획의 일부인 경우 원본 이미지만 판단하기보다는 전체 이미지 처리 체인을 검증하세요.

명확한 수용 지표를 정의하는 것도 유용합니다. 이는 교정 후 최대 잔여 오류, 측정된 치수의 반복성 또는 지정된 이미지 위치의 위치 지정 오류일 수 있습니다. 올바른 측정항목은 사용 사례에 따라 다릅니다.

Boshi Optics가 도움을 드릴 수 있는 곳

보시광학보안, 산업용 이미징, 자동차 전자 장치, 의료 이미징 및 기타 카메라 애플리케이션용 광학 제품을 지원합니다. 소형 렌즈나 용도별 광학 구성이 필요한 프로젝트의 경우 고객은 다음을 검토하는 것부터 시작할 수 있습니다.M12 렌즈 범위또는 맞춤형 광학 제품을 통해 요구 사항을 논의합니다.

유용한 기술 논의를 위해 센서 모델, 대상 크기, 시야, 작동 거리, 사용 가능한 기계적 범위, 작동 환경 및 필요한 측정 허용 오차를 제공하십시오. 이러한 세부 사항은 표준 렌즈가 적합한지 또는 보다 전문적인 디자인을 평가해야 하는지 여부를 결정하는 데 도움이 됩니다.