광학 측정 시스템에서 확대는 종종 단순히 "이미지를 크게 만드는 것"으로 오해됩니다. 실제로 비디오 측정기(VMM)든 시각 측정 시스템이든 측정 결과에 영향을 미치는 핵심 요소는 디스플레이 크기가 아니라 광학 시스템이 공작물의 물리적 형상을 샘플링을 위해 이미지 센서에 어떻게 매핑하는지입니다. 비디오 측정기 또는 모든 광학 측정 장치는 시각적 외관보다는 적절한 이미징 및 샘플링 조건에서 측정 성능을 얻습니다. 디스플레이에서 이미지를 디지털 방식으로 확대하더라도 광학 샘플링 조건이 불충분하면 측정 불확실성이 개선되지 않습니다. 따라서 고급 VMM은 광학 확대를 핵심 매개변수로 설계됩니다.
광학적 확대는 공간 샘플링 밀도를 증가시킵니다.
모든 광학 측정 시스템에서 이미지 센서의 픽셀 크기는 고정되어 있습니다. 광학 배율은 픽셀과 실제 공작물 크기 사이의 비율을 변화시킵니다. 배율이 증가하면 동일한 물리적 길이가 이미징 평면에서 더 많은 픽셀을 차지하게 되어 각 픽셀이 나타내는 물리적 크기가 줄어듭니다. 공작물 가장자리가 더 조밀하게 샘플링되어 시스템의 물체 측면에서의 공간 샘플링 밀도가 높아집니다. 시각 측정 장비와 비디오 측정 장비 모두에서 이러한 조밀한 샘플링은 치수 데이터의 이산화 오차를 줄여 측정 불확실성을 직접적으로 낮춥니다.
픽셀 양자화 불확실성이 압축됩니다
픽셀 양자화는 이미지 기반 측정에서 피할 수 없는 불확실성 요인입니다. 광학 배율이 낮을 경우, 가장자리는 몇 개의 픽셀에 불과할 수 있으며, 측정된 가장자리 위치는 개별 픽셀 상태에 매우 민감합니다. 조명, 초점 또는 센서 노이즈의 작은 변화도 측정 결과에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 광학 배율을 높이면 가장자리가 더 많은 픽셀에 걸쳐 나타날 수 있으므로 개별 픽셀의 영향이 줄어들고 반복성과 안정성이 향상됩니다. 이러한 원리 때문에 VMM 설계에서 배율을 신중하게 고려해야 합니다.
에지 샘플링은 측정 안정성을 향상시킵니다.
가공물의 모서리는 이상적인 직선인 경우가 드물고, 대개 이미지에서 회색조의 변화로 나타납니다. 광학 확대를 통해 이러한 변화 영역을 더 많은 픽셀로 샘플링할 수 있으므로, 정밀한 모서리 검출에 필요한 충분한 데이터를 확보할 수 있습니다. 소형 스탬핑 부품, 정밀 플라스틱 또는 전자 부품에 사용되는 비디오 측정기 및 시각 측정 시스템에서 이러한 향상된 샘플링은 반복 측정의 일관성을 크게 향상시킵니다. 엔지니어링 경험에 따르면, 적절한 광학 샘플링 조건이 복잡한 소프트웨어 알고리즘보다 측정 안정성에 더 큰 영향을 미치는 경우가 많습니다.
서브픽셀 측정은 광학적 기반에 의존합니다.
서브픽셀 측정은 픽셀의 한계를 극복하는 방법이 아니라, 여러 픽셀의 회색조 분포를 기반으로 가장자리 위치를 추정하는 방식입니다. 광학적 확대는 단위 길이당 픽셀 수를 증가시켜 회색조 전환을 더욱 부드럽게 만들고 서브픽셀 측정의 신뢰성을 향상시킵니다. 확대율이 충분하지 않으면 아무리 정교한 알고리즘이라도 측정 불확실성을 크게 줄일 수 없습니다. 디지털 확대는 표시되는 이미지만 확대할 뿐, 유효 샘플링 포인트를 추가하지 않으므로 시각 측정기(VMM)의 측정 정확도에는 영향을 미치지 않습니다.
공학적 관점에서 광학 확대의 가치는 공간 샘플링 밀도를 물리적으로 증가시켜 객체 수준에서 차원 정보 획득을 개선하는 데 있습니다. 이것이 바로 광학 확대가 측정 불확실성 제어에 필수적인 이유이며, 디지털 줌이나 후처리만으로는 달성할 수 없는 부분입니다. 고성능 비디오 측정 장비 및 시각 측정 시스템에서는 광학 확대, 샘플링 밀도 및 서브픽셀 처리가 함께 작용하여 전반적인 측정 정밀도와 안정성을 결정합니다.
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