√ 成像系統正被引入新的自動化應用環境中
√ 這些新興的應用許多都經歷了惡劣的環境
√ 機器視覺鏡頭正不斷發展以保持在這些應用條件下的性能
√ 經過加固處理的鏡頭可承受沖擊和振動、在水中暴露以及溫度波動
自動化系統已經擴展到各行各業，對現代生活也越來越重要。從自動化農業設備到與制造業工人一起工作的機器人再到無人機，機器視覺系統正應用于傳統的受控環境之外的新應用領域。這些應用通常是在有沖擊和振動、噴水、濕度、污染物和溫度波動的惡劣環境下進行的。雖然機器視覺鏡頭比起其他專業消費類產品來說更加堅固，但應對具有挑戰性的應用可能仍需進行額外的加固。新一代機器視覺鏡頭已經面世，它們可以適用于這些苛刻的應用條件，使自動化系統能夠滿足對高性能的要求，從而勇敢面對世界的挑戰。
傳統的機器視覺鏡頭已經被設計成能夠承受工廠環境的磨損。它們可以長期使用而不會散架。然而，它們不一定被設計成放入機器、裝載到卡車上、掉落到工廠地板上，以及在具有額外沖擊、振動或污染物的條件下使用。工廠環境可能很惡劣，但通常是可控的，而其他環境則不然。
傳統的機器視覺鏡頭具有多個用于調節光孔的葉狀光闌和雙螺紋對焦機構，使鏡頭具有靈活性且易于調整，以適應不同的使用情況（圖1）。然而，沖擊和振動會使這些移動部件發生位移，導致不必要的像素偏移和分辨率下降。水和其他污染物可能滲入鏡頭組件使鏡頭無法使用，甚至損壞鏡頭后面的相機傳感器。溫度波動也會導致玻璃透鏡和金屬外殼膨脹或收縮，導致焦點位置改變，并要求系統重新對焦。隨著自動化的進步，機器視覺系統可以在更惡劣的環境中使用，以上這些問題都可能降低性能或使鏡頭無法使用。例如，自動化農業設備在崎嶇的地形上移動時會受到沖擊和振動，空氣中的水霧和濕度，以及天氣變化帶來的溫度波動。
?工業加固涉及簡化和精簡鏡頭機械構造，以實現更輕巧和節省空間的設計，使其成為設置后無需改動的儀器和OEM應用集成的理想選擇。這也防止了在經歷沖擊和振動時焦點或f/#的變化，并減少了移動機械部件的數量。從而使得工業加固鏡頭比傳統鏡頭更具成本效益。固定光圈擋板取代了可調節的多葉光闌。單線程調焦機構取代了笨重的雙線程調焦機構。然而，雖然工業加固的鏡頭既更具成本效益，又能保護其免受沖擊和振動，但它們在調整鏡頭參數方面的靈活性卻較低。
穩定性加固建立在工業耐用性的基礎上，有更多的保護功能，以保護鏡頭免受沖擊和振動。組件內所有單獨的玻璃元件都被膠合在一起，以保持光學指向的穩定性。沖擊和振動會使傳統鏡頭內的鏡頭元件偏移，導致圖像在不同的像素上移動（圖3）。將所有元件粘合到位可以防止像素偏移，并在惡劣環境中保持性能。
受保護的堅固性密封鏡頭，防止水或固體顆粒進入外殼。用O型環來密封已經工業加固的鏡頭，因為傳統鏡頭的移動部件會影響密封。Edmund Optics® 的防護性加固鏡頭是防水鏡頭，符合國際電工委員會（IEC）的 IPX7 和 IPX9K 的入侵保護等級。將這些鏡頭與防水相機和照明設備（需要時）搭配使用，可以保護整個成像系統。
玻璃透鏡元件及其金屬外殼的熱誘導膨脹和收縮會導致機器視覺鏡頭的焦點偏移。這個問題對航空航天應用或任何其他暴露在明顯溫度波動下的機器視覺系統特別不利。有兩種主要的方法可以使透鏡組件無熱化：主動無熱化和被動無熱化。主動無熱化包括使用反饋回路和電機外殼內的鏡頭元件位置進行物理調整，以校正熱焦點偏移。另一方面，被動無熱化利用巧妙的機械設計和材料選擇，在整個溫度波動期間將鏡頭性能保持在其指定范圍內，而無需主動調整任何元件。在設計被動無熱能化鏡頭時采取了一些措施來盡量減少熱變化的影響。Edmund Optics 的無熱化加固鏡頭在-10°C至50°C的溫度下進行被動無熱化處理，未使用外來的或昂貴的玻璃類型（圖5）。這在不必增加系統成本或復雜性的情況下將溫度保持在寬范圍內。
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