من بين العوامل العديدة التي تؤثر على النظام البصري لآلة قياس الفيديو، يُعد تشوه العدسة وتغير مسافة العمل من العوامل التي يسهل إغفالها، مع أنها تؤثر بشكل كبير على دقة القياس. تتناول هذه المقالة تحليل آليات هذه العوامل وطرق التحكم بها.
1. تشوه العدسات المقربة تبعاً للتكبير
التشوه البصري هو الانحراف بين المواضع الفعلية والمثالية لنقاط الصورة أثناء تصوير العدسة، ويظهر على شكل عدم تطابق بين تكبير الحافة وتكبير المركز - تشوه الوسادة يجعل أبعاد الحافة أكبر، وتشوه البرميل يجعلها أصغر.
نظرًا لتغير تشوه عدسة التكبير مع تغير التكبير، يجب إجراء المعايرة بشكل منفصل عند كل مستوى تكبير: حيث يتم التقاط صور للوحة شبكية قياسية أو جزء ذي حجم قياسي، ثم يُحسب التشوه في كل منطقة، ويتم إنشاء مصفوفة تعويض ليطبقها برنامج القياس تلقائيًا. إذا تمت المعايرة عند مستوى تكبير منخفض، ثم قام المستخدم بالتبديل إلى مستوى تكبير عالٍ، فلن تنطبق المصفوفة لأن منحنيات التشوه تختلف، مما يُدخل خطأً منهجيًا. بعد تغيير مستوى التكبير، تأكد دائمًا من أن البرنامج قد حمّل معلمات التعويض لمستوى التكبير المُستخدم.
2. تأثير مسافة العمل على التكبير
مسافة العمل هي المسافة من مقدمة العدسة إلى سطح قطعة العمل. بالنسبة للعدسات التقليدية غير المتمركزة، يؤدي تغيير مسافة العمل إلى تغيير التكبير الفعلي: فكلما اقتربت العدسة، زاد التكبير.
عند قياس قطع العمل ذات الارتفاعات المختلفة - كالأسطح المتدرجة أو التجاويف العميقة - يجب تحريك المحور Z للتركيز على العناصر ذات الارتفاعات المختلفة، وكل حركة تُغير مسافة العمل. وبدون تعويض برمجي، تظهر أخطاء في القياس عند العناصر ذات الارتفاعات المختلفة: فالعناصر الأعلى (عند تقريب العدسة) تُقاس بشكل أكبر، والعناصر الأدنى (عند إبعاد العدسة) تُقاس بشكل أصغر. أما قطع العمل المسطحة فلا تتأثر تقريبًا لأن جميع العناصر لها نفس الارتفاع؛ ولكن بالنسبة للعناصر ثلاثية الأبعاد أو القياسات متعددة الارتفاعات، فلا يمكن تجاهل هذا التأثير.
3. حل العدسات متحدة المركز
تستخدم العدسات متحدة المركز تصميمًا بصريًا متخصصًا يحافظ على توازي الأشعة الرئيسية، مما يلغي تأثير تغيرات مسافة العمل على التكبير: فحتى عند تغير ارتفاع قطعة العمل، يظل العنصر المحدد بنفس الحجم في الصورة، مما يحل مشكلة انحراف التكبير من مصدرها. أما العدسات ثنائية متحدة المركز، فتحافظ على توازي الأشعة الرئيسية في كل من مساحة الجسم ومساحة الصورة، مما يوفر تكبيرًا أكثر تجانسًا وتشوهًا أقل عبر مجال الرؤية.
على سبيل المثال، تعتمد أنظمة قياس الفيديو من JATEN، JTDIM-200 و JTDIM3020 ، على هياكل بصرية متحدة المركز، كما هو موضح في وثائق المنتج الرسمية. يُجهز JTDIM3020 بعدسات ثنائية متحدة المركز تتميز بتشوه منخفض للغاية، دون أي تشوه مرئي في الصورة عند تغيرات الارتفاع أو عند الحواف؛ كما أنه مزود بمستشعري CCD مزدوجين بدقة 20 ميجابكسل، مما يوفر الأساس البصري لقياس دقيق للغاية للمحيطات والأسطح.
4. قيود استخدام العدسات متحدة المركز
يتمثل القيد الرئيسي للعدسات متحدة المركز في ضيق مجال الرؤية، حيث يتقيد قطر المجال بالفتحة الفعالة لمجموعة العدسات الأمامية، ويتطلب قياس التفاصيل الكبيرة عدسة أكبر حجماً وأكثر تكلفة بكثير. لذا، تُعد العدسات متحدة المركز الأنسب للتفاصيل الدقيقة الصغيرة والمتوسطة الحجم؛ أما بالنسبة للتفاصيل الكبيرة والمسطحة، فتكفي عدسة تكبير تقليدية مزودة بمعايرة تشويه لكل تكبير.
5. توصيات الاستخدام
يشمل الاستخدام الصحيح للنظام البصري ما يلي: إجراء معايرة التشوه بشكل منفصل عند كل تكبير واستخدام البيانات الصحيحة؛ ومراقبة تأثيرات مسافة العمل عند قياس الميزات ثلاثية الأبعاد؛ واختيار نوع العدسة وفقًا لحجم الميزة ومتطلبات الدقة؛ والتحقق بانتظام من نظافة العدسة وحالة تركيبها لتجنب الأخطاء الناتجة عن عدسة مفكوكة أو ملوثة.
لمزيد من التفاصيل، يرجى الرجوع إلى...
https://www.jatentech.com/product/video-measuring-machine-jtdim3020
https://www.jatentech.com/product/jtdim-200-video-measuring-system