Библиотека · Как выбрать
Сколько пикселей нужно на дефект или размер: решите это до выбора камеры
Коротко
Сначала определите задачу: обнаруживать элемент, измерять его размер после калибровки или отбраковывать детали по результату. Если документация алгоритма для этой задачи даёт минимум пикселей, это и есть цель. Если нет, берите наше практическое правило: 3 пикселя для контроля наличия, 5 для обнаружения, 10 для размера. Калькулятор даст номинальное число пикселей на элементе и разрешение, нужное по одной оси. Затем по отдельности проверьте обнаружение, погрешность измерения и ошибки отбраковки — своим алгоритмом на деталях, отражающих рабочий разброс.
Заметить, измерить или отбраковать — три разных вопроса
Элемент — то, что нужно найти или измерить на детали, например царапина или диаметр. Дискретизация — сколько пикселей приходится на миллиметр детали. Размер пикселя на детали — длина участка детали, приходящегося на один пиксель вдоль выбранной оси. Дискретизация, умноженная на ширину элемента, даёт число пикселей на элементе. Поле зрения — участок детали, который охватывает кадр. Формулы есть на справочной странице калькулятора.
Элемент обнаружен, если алгоритм достаточно часто отличает его от фона. Так должно быть при всех заданных колебаниях света, состояния поверхности, ориентации и при разбросе между деталями. Дискретизация — лишь один из факторов, наравне с контрастом и алгоритмом. Долю обнаружений даёт только прогон на реальных деталях.
Элемент можно измерять, когда выполнены ещё три условия. Алгоритм находит положение выбранного края или подгоняет заданную модель к изображению. Калибровка пересчитывает координаты изображения в миллиметры. Испытание показывает погрешность или неопределённость измерения. Точность всей системы зависит от края детали, калибровочной мишени, объектива, крепления, качества изображения и алгоритма. Узнать её можно только испытанием.
Для отбраковки задайте порог, с которым сравнивают результат измерения. Нужно также подсчитать, как часто система пропускает брак и бракует годные детали.
Типичная ошибка — смешать эти три вопроса. Камеру выбирают под первый, а на приёмке оценивают по третьему.
Откуда берутся 3, 5 и 10 пикселей
Наши значения 3, 5 и 10 пикселей взяты из инженерной практики, а не из физики. Оттуда же наше правило 16 пикселей на высоту знака для текста и кодов. Похожее правило — в рекомендациях Teledyne DALSA по выбору линейной камеры, снимающей деталь построчно. Там советуют не меньше 3 или 4 пикселей на самый мелкий дефект. Но и там решает испытание.
Минимум пикселей — свойство конкретного алгоритма. Инструмент ReadIDMax для линейных кодов требует, среди прочего, ширину модуля не меньше 1,6 пикселя (документация Cognex). Модуль — самый узкий штрих или промежуток кода. Для BOA Spot ID заявлено 1,5 пикселя на штрих или промежуток линейного кода (материалы Teledyne DALSA). Для двумерного — 2 пикселя на ячейку. Каждое число относится только к своему декодеру — программе, которая читает код, — и к своему типу кода.
Что может субпиксельное уточнение и чего не может
Субпиксельное уточнение оценивает положение между центрами пикселей, подгоняя модель к соседним пикселям. Так инструменты поиска Cognex уточняют положение пика корреляции — точки наилучшего совпадения с образцом. Функция cornerSubPix в OpenCV уточняет координаты угловой точки по изменениям яркости вокруг неё. Это как читать линейку на глаз между делениями: оценка строится по уже снятым пикселям. Шаг пикселей — расстояние между ними — от этого не меняется.
Систематическое смещение и разброс оценки зависят от формы края, отношения сигнал/шум, оптики и калибровки. Чёткий и размытый край при одинаковом числе пикселей могут дать разный результат. У края субпиксельный выигрыш получается поперёк, а не вдоль него. Прежде чем заявлять эту погрешность, измерьте её на своих деталях.
Хватит ли пикселей на царапину 0,2 мм и интервал 0,05 мм
| Шаг | Царапина, MV-CA050-12UM | Малое поле, MV-CH120-10UM | Откуда число |
|---|---|---|---|
| Поле зрения | 160 × 133,9 мм | 20 × 14,6 мм | ширина — допущение, высота — по соотношению сторон сенсора |
| Рабочее расстояние от главной плоскости объектива до детали | 500 мм | 300 мм | допущение |
| Пикселей на миллиметр по ширине | 15,3 пикс./мм | 204,8 пикс./мм | рассчитано |
| Размер пикселя на детали | 65,4 мкм | 4,9 мкм | рассчитано |
| Элемент | царапина 0,2 мм | интервал 0,05 мм | допущение |
| Номинально пикселей на элементе | 3,1 пикс. | 10,2 пикс. | рассчитано |
| Выбранная цель | 5 пикс. | 10 пикс. | допущение |
| Самый мелкий элемент при этой цели | 0,33 мм | 48,8 мкм | рассчитано |
| Нужно пикселей по ширине | 4000 пикс. | 4000 пикс. | рассчитано |
| Пикселей у камеры по ширине | 2448 пикс. | 4096 пикс. | из паспорта |
На царапину приходится 3,1 пикселя: чуть больше наших 3 пикселей для контроля наличия, но меньше цели в 5. Для этой цели нужно 4000 пикселей по ширине, а у камеры их 2448. Доли обнаружений ни одно из этих чисел не даёт. Контраст и ориентация царапины, свет, объектив и алгоритм здесь не заданы, а каждый меняет результат.
Малому полю нужны те же 4000 пикселей, но геометрия и проверки здесь совсем другие. Интервал 0,05 мм занимает 10,2 пикселя, а диаметр 10 мм занял бы 2048 пикселей (рассчитано). Калькулятор выдаёт признак calibration_required («нужна калибровка»). Размер пикселя на детали 4,9 мкм ничего не говорит о смещении края, повторяемости и о том, в допуске ли деталь. Повторяемость — разброс повторных измерений в одних условиях. По чертежу ещё нужно выяснить, 0,05 мм — это всё поле допуска или отклонение в обе стороны. Здесь это лишь интервал, на который считают пиксели.
Рассчитать для своего случая
Обе ссылки передают сценарий целиком в адресе страницы. Откройте пример с царапиной или пример с малым полем и введите свои значения. В обеих ссылках скорость — 0 мм/с. Если нужен ещё и предел выдержки — времени, за которое сенсор набирает кадр, — введите скорость своей линии.
На странице есть и режим измерения, который ссылки не открывают. В нём задают целевую точность и сколько пикселей на неё нужно. Для малого поля цель 0,05 мм при 10 пикселях допускает не больше 5 мкм на пиксель. Это 4000 пикселей на 20 мм, или 200 пикс./мм (рассчитано). Камера даёт 204,8 пикс./мм. Но 200 пикс./мм — лишь требование к дискретизации. Для точности всё равно нужна калибровка.
У открытого программного интерфейса (API) расчёта оптики параметра целевой точности нет. Для вопроса о допуске пользуйтесь страницей или пришлите нам допуск с чертежом — мы рассчитаем.
Оборудование под этот пример
Камеры в таблице выбраны только по числу пикселей. У MV-CA050-12UM 2448 × 2048 пикселей, у MV-CH120-10UM — 4096 × 3000, у обеих пиксель 3,45 мкм (из паспорта).
Для царапины по числу пикселей есть MV-CH240-10YM-C-NN: 5312 × 4608 пикселей по 2,74 мкм (из паспорта). По ширине это больше нужных 4000 пикселей. Но так решена только арифметика. Ещё нужно подобрать фокусное расстояние для того же поля и проверить крепление и покрытие сенсора кругом изображения. Пришлите артикул — подтвердим сочетание камеры и объектива.
Частые ошибки
- Камеру принимают, потому что по одной оси она превышает нужное разрешение. Это лишь проверка дискретизации. Вторая ось, контраст объектива, смаз от движения (сдвиг изображения за выдержку) и разброс фокуса ещё не проверены. Сначала посмотрите на снимок самой детали.
- Минимум декодера переносят на дефекты поверхности или измерение размеров, и там он незаметно подводит. Порог ReadIDMax в 1,6 пикселя верен для этого инструмента и для кодов, геометрию которых он знает. Цель для царапин или измерений берите из документации своего алгоритма или испытаний на своих образцах.
- Размер пикселя на детали принимают за погрешность измерения, а потом не могут выдержать требования. Погрешность найденного края зависит от калибровки, чёткости края и повторяемости. Измерьте её: откалибруйте систему и повторите измерения на своих деталях.
- Результат по ссылке из примера принимают за ответ о допуске. Но ссылка открывает режим поиска дефектов, где 0,05 мм — просто ширина элемента. Если требование задано допуском, переключитесь в режим измерения.
Где правило ломается
Формулы дискретизации работают по одной оси и не учитывают оптику. Если элемент лежит под углом, по введённой оси его ширина другая. Вводите ширину этой проекции.
При одинаковом местном увеличении элемент получает то же номинальное число пикселей в любом месте кадра. Изменить его может только конкретная причина: дисторсия, съёмка под углом или другая ширина проекции. Дисторсия — изменение увеличения по полю кадра. Но яркость и контраст в углах, включая передаваемый объективом контраст, могут упасть сами по себе. Проверьте один элемент в центре и на краю кадра со своим объективом и креплением. В углу с низким контрастом алгоритм может пропустить элемент при том же номинальном числе пикселей.
Расчёт выдаёт и меньше двух пикселей на элементе. Чего стоит такое число, зависит от сигнала, оптики и алгоритма.
Контраст объектива на размере вашего элемента, свет и фокус действуют ещё до сенсора. Поэтому размер пикселя на детали не говорит, что система способна различить. Движение расходует тот же запас пикселей. Смаз в пикселях равен скорости в мм/с, умноженной на выдержку в секундах и на число пикселей на миллиметр. Расфокусировка меняет контраст края, а не шаг пикселей. Об этом — статьи о выдержке и импульсной подсветке и о глубине резкости.
Следующий шаг
Прежде чем просить подобрать камеру, запишите поле зрения с указанием оси и самый мелкий элемент, на который нужно реагировать. Добавьте, какое решение вы будете принимать и каким алгоритмом. Пришлите это вместе с образцами деталей. Мы пересчитаем номинальную дискретизацию и составим план испытаний для этого решения: какие детали проверить с учётом рабочего разброса и какой результат считать успешным.
Источники
- MVisionPro engineering calculator and Hikrobot catalog records (datasheet fields); calculations, the tool page and the public API were verified on 2026-09-21
- Teledyne DALSA, How to Select the Right Line Scan Camera for Your Application (section “Size (in sensor pixels)”, at least 3 or 4 pixels over the minimum defect): https://www.edmundoptics.com/document/download/545862 (checked 2026-09-21)
- Cognex, Calibration Accuracy (system accuracy depends on edge, target, lens, mounting, image quality and tool; the only way to determine it is to test): https://docs.cognex.com/is_613/web/EN/ise/Content/How_To/Calibration/CalibrationAccuracy.htm (checked 2026-09-21)
- Cognex, Sub-Pixel Accuracy (the location of the correlation-score peak is estimated with a mathematical model): https://docs.cognex.com/cvl_900/web/en/cvl_vision_tools/Content/Topics/VisionTools/Sub_Pixel_Accuracy.htm (checked 2026-09-21)
- Cognex, Sub-Pixel Edge Peak Detection (the meaningful sub-pixel component of an edge is perpendicular to that edge): https://docs.cognex.com/cvl_900/web/en/cvl_vision_tools/Content/Topics/VisionTools/Sub_Pixel_Edge_Peak_Dete.htm (checked 2026-09-21)
- OpenCV feature-detection reference, cornerSubPix (iterative refinement from local gradients with a search window and termination criteria): https://docs.opencv.org/3.0-beta/modules/imgproc/doc/feature_detection.html?highlight=cv2.cornersubpix (checked 2026-09-21)
- Edmund Optics, Resolution (an object-pixel calculation alone does not state what the system can distinguish): https://www.edmundoptics.com/knowledge-center/application-notes/imaging/resolution/ (checked 2026-09-21)
- Edmund Optics, MTF Curves and Lens Performance: https://www.edmundoptics.com/knowledge-center/application-notes/imaging/mtf-curves-and-lens-performance/ (checked 2026-09-21)
- Edmund Optics, Lens Performance Curves (distortion as field-dependent magnification): https://www.edmundoptics.com/knowledge-center/application-notes/imaging/lens-performance-curves/ (checked 2026-09-21)
- Cognex ReadIDMax reference (at least 1.6 px module width among the listed linear-code input requirements of that tool): https://support.cognex.com/docs/is_651/web/EN/ise/Content/Reference/ReadIDMax.htm (checked 2026-09-21)
- Teledyne DALSA BOA Spot ID announcement (1.5 px per bar or space for 1D and 2 px per cell for 2D for that product): https://www.teledynedalsa.com/en/news/newsroom/teledyne-dalsa-s-new-low-cost-id-vision-sensors-enable-faster-more-accurate-inspection/ (checked 2026-09-21)
Похожие материалы
Как подготовлен материал
Материал подготовлен MVisionPro по указанным источникам и с помощью расчётного ядра MVisionPro. Физический тест указан только там, где он действительно проводился. Как мы готовим материалы.
Статус проверки: Проверено. Обновлено 2026-10-07.