Как може разстоянието между обекта и камерата да се измери с точност от 0.1 mm?

Клиент в областта на обработката на изображения беше изправен пред много прецизна задача. За калибриране на новоразработена камера с т.нар. „плаващ обектив“ разстоянието между обекта и камерата трябваше да бъде прецизно записано. Дори най-малките отклонения влияят на позицията на фокуса и съответно на качеството на изображението.

Въпросът беше:

Кое сензорно решение е подходящо за надеждно откриване на разстояния на разстояние около 500 мм с точност около 0.1 мм?

Лазерният сензор за разстояние измерва разстоянието до обекта при приложение на тестова маса за прецизно откриване на позиция
Приложна конфигурация за високопрецизно измерване на разстояния в субмилиметровия диапазон

Защо тази измервателна задача е трудна

В оптични системи като камери всяка малка разлика в разстоянието има пряко влияние върху остротата на изображението. За възпроизводима калибрация не е достатъчно просто да се измери „приблизително“. Необходимо е измерване на стабилно разстояние в субмилиметровия диапазон.

Освен това разтворът трябва да бъде възможно най-нечувствителен към материала, цвета или повърхностното покритие на обекта. В среда на тестова маса тестовите обекти могат да се променят – но измерването трябва да остане постоянно.

Защо класическите сензори тук не са достатъчни

Много стандартни сензори са проектирани за чисто откриване на обекти. Те осигуряват сигнал за превключване, но не и високорезолюционна стойност на разстоянието. За калибриращи задачи обаче е необходимо измерване на реално разстояние – и то с много фина резолюция.

Тук влиза в действие принцип на измерване, специално разработен за такива задачи: лазерна триангулация.

Правилното решение: лазерен сензор за разстояние с принцип на триангулация

В триангулационен сензор лазерна точка се проектира върху обекта. Позицията на отразената светлинна точка върху вътрешния приемник се променя в зависимост от разстоянието. Разстоянието се изчислява от това изместване.

Този метод предлага точно необходимите свойства за калибриране на камерата: измерването се извършва с много висока резолюция в субмилиметровия диапазон. В същото време процесът е до голяма степен независим от цвета на обекта или структурата на повърхността. Това означава, че резултатите от измерванията остават стабилни, дори ако тестовите обекти или условията на осветление се променят.

Защо сензор от серията P3PC пасва добре тук

Представяне на функционалния принцип на лазерен сензор за разстояние с триангулация за прецизно измерване на разстояние
Измерване на оптично разстояние чрез лазерна проекция и откриване на позиция на точката на отражение

Лазерен сензор за разстояние от серията P3PC е подходящ за това приложение. Тази серия е проектирана за прецизни измервания на разстояния в индустриална среда и надеждно покрива работни разстояния в диапазона 500 мм.

В среда на тестова стенда е важно параметрите да могат да се регулират дигитално. Измерващите диапазони, точки на превключване или други настройки могат гъвкаво да се променят чрез IO-Link. Тъй като не е необходима локална работа на устройството, системата остава ясна и лесна за интеграция.

Типични области на приложение освен калибрирането на камерата

Същата задача може да се намери и в много други области, където разстоянията трябва да се следят много внимателно. Те включват например позициониране на задачи в автоматизацията, проверки на разстояние между компонент и инструмент, или измервания от страна на сензора в тестови стендове и развойни среди.

Навсякъде, където са необходими възпроизводими стойности на разстояние в десети от милиметровия диапазон, тази сензорна технология предлага надеждно решение.

Заключение

За калибрирането на камери с плаващи обективи е от решаващо значение високопрецизното измерване на разстоянието. Лазерните сензори за разстояние с принцип на триангулация позволяват стабилни измерени стойности в диапазона 0.1 мм, като същевременно остават устойчиви на разлики в материалите и повърхността.

Това превръща взискателната калибрационна задача в технически управляемо измервателно приложение – възпроизводимо, прецизно и икономически изгодно.

Автор

Picture of Макс Мустерман

Макс Мустерман

Длъжност