品質検査用マシンビジョンレンズ

まず、最も小さい欠陥サイズから始め、そこから逆算していきます。その欠陥を確実に検出するために必要なピクセル数（欠陥1つにつき最低3～5ピクセル）を算出することで、センサーの解像度要件が決まります。作動距離は通常、物理的な設置条件によって決まり、直線焦点距離の式を通じて焦点距離が決定されます。その後、絞り値によって被写界深度が決まります。仕様は、欠陥サイズ、センサーの解像度、作動距離、焦点距離、絞り値、センサーフォーマットの順に検討してください。

まず、作業内容を特定します：バーコード／データマトリックスの読み取り、OCR／ロットコードの読み取り、ラベル貼付の確認、あるいは印刷欠陥の検査などです。バーコードの読み取りには、歪みが少なく、モジュールあたりの画素数が十分であることが求められます。一方、OCRには、より高い解像度とコントラストの均一性が求められます。ほとんどのステーションでは、平らな表面用のコンパクトなM12レンズと、被写界深度に制約のある曲面容器用の絞り調整可能なCマウントレンズのどちらかを選択しています。 ラベル検査において、テレセントリック光学系が最適な選択肢となることはほとんどありません。

まずは課題から始めましょう。シールレーン内の汚染検出には、コントラストと空間分解能が必要であり、通常、照明の配置がレンズの選択よりも大きな役割を果たします。 シール幅の検証には、視野全体で視覚的な幅を一定に保つために、低歪み（0.5%未満）が求められます。シール位置および連続性のチェックには、シール全長にわたる視野カバレッジと解像度が必要です。ほとんどの測定ステーションでは、パッケージの形状が変動する場合は絞り調整可能なCマウントレンズを、ヘッドを小型に保つ必要があり表面が均一な場合はコンパクトなM12レンズを選択してください。

まずは検査タスクの種類から検討しましょう。閾値に基づく合格/不合格の充填チェックの場合、通常は0.5% TV程度の中程度の低歪みで十分であり、レーンあたりのコストが重要になります。19ドルのCIL083 8mm M12（歪み-0.5% TV）は、コンパクトシステムやマルチレーンシステムにおいて、こうしたチェックを十分にこなします。 画像の高さが物理的な充填体積に対応する測定グレードの充填量推定では、歪みを0.2%未満に抑えることを目標とします。幾何学的精度が真に求められる場合、歪み-0.1%のCIL533 16mm Cマウント、あるいは歪み-0.09%のCIL553 16mm Cマウントがより確実な選択肢となります。

まずは検査作業から始めましょう。日付やロットコードの読み取りには、1文字あたりの十分な画素数と、視野全体で文字の形状を一定に保つための低歪みが求められます。OCRや文字検証は、アルゴリズムが個々の画線を区別しなければならないため、さらに高い精度が求められます。印刷位置や見当合わせのチェックには、視野全体にわたる低歪みが不可欠です。樽型歪みが2%あるレンズを使用すると、見かけ上の位置誤差が生じ、見当合わせの許容誤差を超える可能性があります。 印刷欠陥の検出は、主にコントラストと空間分解能の問題です。調整可能なアイリスを備えたCマウントは、ほとんどの固定式エリアスキャン用途において実用的な標準仕様です。ヘッドを平らな面にコンパクトに設置する必要がある場合は、M12が適しています。

これは、上からの高さや直径の測定など、遠近法による誤差が許容できない寸法測定を行う場合にのみ適用されます。表面欠陥の検出、バーコード読み取り、シール検査、印刷検証などの大半の用途では、標準的な同心CマウントまたはM12レンズで十分であり、コストも大幅に抑えられます。テレセントリックレンズは、作動距離の精密な制御が必要であり、視野も限られています。Commonlandsでは現在、テレセントリックレンズを販売しておりません。テレセントリックレンズが必要な場合は、専門のベンダーを通じて、真の計測用途に限定してご使用ください。

はい、サイズとコストが主な制約条件であり、検査対象の表面が平坦またはほぼ平坦である組み込み型インライン検査には適しています。ほとんどのM12レンズモデルは最大1/1.8"までのセンサーに対応しており、一部のモデルでは1/1.7"から1/1.6"まで対応しています。例えば、低歪みのCIL052は最大1/1.8"までのセンサーに対応しています。 より大型のセンサー、絞り調整を必要とする精密測定、あるいは曲面や凹凸のある表面での被写界深度（DOF）制御が必要な場合は、Cマウントの方が適しています。Cマウントのアイリスリングにより、照明をプログラムで制御する際に、被写界深度を調整するための絞り込みが実用的に行えます。

作動距離は焦点距離を直接決定します：EFL = (作動距離 × センサー幅) / 視野幅。作動距離が短いほど、同じ視野とセンサーサイズではより短い焦点距離が必要となります。作動距離が長いほど、より長い焦点距離が必要になりますが、コンベア装置、ロボットアーム、または筐体との物理的なクリアランスが確保されやすくなります。作動距離は通常、レンズカタログを開く前から、設置環境によって制約されます。

固定された作動距離での平面部については、MTFが許す限り、光透過量を最大化するために絞り開放にしてください。多くの産業用レンズは、絞り開放では収差の制限を受けますが、1～3段絞ったところでピークのシャープネスに達します。 高さが異なる3D部品やコンポーネントの場合は、被写界深度を深くするために絞り込んでください。回折によって実用上の限界が設定されます。ピクセルピッチ（単位：マイクロメートル）の約2倍に相当するF値を超えると、通常、回折による解像度の低下が、さらに絞り込むことで得られる被写界深度や解像度の向上を上回ります。ピクセルピッチが3.45マイクロメートルのセンサーの場合、その限界値はおよそF/7となります。

はい、ほとんどのインラインバーコードおよび2次元コードの読み取りにおいてそうです。樽型またはピンクッション型の歪みが著しいレンズでは、画像の周辺部付近でコードモジュールの形状が圧縮されたり引き伸ばされたりします。デコーダはバーとスペースの比率やセルの寸法を読み取りますが、これらが歪みによって歪んでしまうと、デコードの信頼性が低下し、隅付近で読み取りが不完全になる可能性が高まります。歪みが0.3%以下のレンズであれば、画像全体にわたってシンボルの形状を標準値に近づけて維持することができます。

レンズをセンサーのピクセルピッチに合わせて選択してください。 CIL512のような12MP対応のレンズは、1.1インチセンサー上で3.45ミクロンの画素を解像します。2.74ミクロンの画素を持つ25MPセンサーの場合は、CIL553のような25MP対応のレンズを使用してください。レンズの解像度がセンサーと一致していない場合、使用できない画素分までコストがかかってしまいます。センサーの限界が問題になる前に、光学的なぼけが画素ピッチを上回ってしまうからです。