렌즈는 맞게 선택했지만, 장비에 장착할 수 없나요? 90° 프리즘으로 이미지 공간 제약 해결

일반적인 머신비전 시스템에서는 카메라, 렌즈 및 측정 대상이 보통 동일한 광축에 배치됩니다.

예를 들어 수직 하향 검사의 경우, 렌즈는 측정 대상 바로 위에 설치되어야 합니다. 렌즈의 작동 거리가 200 mm인 경우, 렌즈 길이, 카메라 크기 및 설치 구조를 더하면 전체 비전 모듈이 상당한 수직 공간을 차지할 수 있습니다.

실험실 환경에서는 보통 문제가 되지 않습니다. 그러나 실제 장비에서는 상황이 완전히 다를 수 있습니다.

장비 상부에는 이미 로봇 팔, 모션 모듈, 실린더 또는 기타 기구가 배치되어 있을 수 있으며, 비전 시스템에 남겨진 공간은 매우 제한적입니다. 이때, 렌즈 자체의 시야, 해상도 및 이미지 효과가 프로젝트 요구 사항을 충족하더라도 '장착할 수 없음' 때문에 다시 선택해야 할 수 있습니다.

일반적인 해결 방법 중 하나는 렌즈와 측정 대상 사이에 90° 프리즘을 추가하는 것입니다.

프리즘의 핵심 역할은 렌즈 자체의 작동 거리 매개변수를 변경하는 것이 아니라 광로의 전파 방향을 변경하는 것입니다. 원래 수직으로 배치되어야 하는 광로의 일부를 프리즘을 통해 90°로 꺾어 수평으로 전파되도록 할 수 있습니다.

이렇게 하면 카메라와 렌즈는 원래의 설치 자세를 유지할 수 있지만, 측정 대상은 측면에 배치할 수 있어 원래 수직 방향에 집중되었던 공간 요구를 수평 방향으로 전환할 수 있습니다.

높이 공간이 부족하지만 측면에 설치 공간이 있는 장비의 경우, 이러한 방식은 비전 시스템 배치의 유연성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

물론, 프리즘을 추가한다고 해서 바로 설치 후 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 실제 응용에서는 프리즘의 유효 통과 구경이 렌즈 광선을 덮을 수 있는지, 차광이나 비네팅이 발생하는지, 프리즘 설치 각도 및 기계적 안정성을 고려해야 합니다.

따라서 장비 구조를 정식으로 설계하기 전에, 프리즘을 추가한 후의 시야 범위, 이미지 품질 및 설치 공간을 실제로 구축하여 테스트하는 것이 좋습니다.

머신비전 렌즈 선택은 단순히 '매개변수가 올바른' 렌즈를 찾는 것이 아닙니다. 실제로 구현 가능한 비전 솔루션은 광학 성능과 기계적 구조 간의 매칭을 동시에 고려해야 합니다.

때로는 문제를 해결하는 방법이 렌즈를 새로 선택하는 것이 아니라 광로 방향을 바꾸는 것일 수 있습니다.