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

ШагЦарапина, MV-CA050-12UMМалое поле, MV-CH120-10UMОткуда число
Поле зрения160 × 133,9 мм20 × 14,6 ммширина — допущение, высота — по соотношению сторон сенсора
Рабочее расстояние от главной плоскости объектива до детали500 мм300 ммдопущение
Пикселей на миллиметр по ширине15,3 пикс./мм204,8 пикс./ммрассчитано
Размер пикселя на детали65,4 мкм4,9 мкмрассчитано
Элементцарапина 0,2 мминтервал 0,05 ммдопущение
Номинально пикселей на элементе3,1 пикс.10,2 пикс.рассчитано
Выбранная цель5 пикс.10 пикс.допущение
Самый мелкий элемент при этой цели0,33 мм48,8 мкмрассчитано
Нужно пикселей по ширине4000 пикс.4000 пикс.рассчитано
Пикселей у камеры по ширине2448 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

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

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.