Solution de mise au point automatique basée sur l’image avec algorithmes sur FPGA Frame Grabber

De quoi s’agit-il ?

Les deux approches courantes de la mise au point automatique sont la mise au point automatique basée sur l’image et sur le laser. La technique de mise au point automatique basée sur le laser est très rapide, mais l’une de ses principales limites est que l’algorithme de mise au point automatique est étroitement lié aux spécifications matérielles. Les efforts d’intégration sont également très élevés. En comparaison, l’autofocus basé sur l’image est plus réalisable pour de nombreuses applications industrielles grâce à sa commodité et à sa flexibilité.

Pour réaliser une mise au point automatique basée sur l’image, vous avez besoin d’optiques (telles qu’une lentille liquide) à l’avant pour amener des objets de différentes distances dans la profondeur de champ. Vous aurez également besoin d’algorithmes en arrière-plan pour évaluer les multiples acquisitions effectuées pendant que la mise au point changeait et sélectionner l’image la plus nette.

Quel était le problème ?

Une lentille liquide est également appelée lentille à mise au point réglable. Pour régler la distance focale à la valeur souhaitée, des signaux électriques sont appliqués qui modifient la courbure des fluides optiques à l’intérieur. De cette façon, la plage de travail de l’objectif à focale fixe peut être augmentée et rapidement ajustée.

Cependant, les ingénieurs système ont encore deux tâches majeures à accomplir pour intégrer la fonction de mise au point automatique dans leur système. La première consiste à synchroniser la lentille liquide avec la caméra de vision industrielle sélectionnée. La seconde consiste à développer des algorithmes logiciels capables d’évaluer la qualité de l’image et de trouver l’image la mieux focalisée parmi plusieurs acquisitions. Pendant ce temps, les ingénieurs doivent également prendre en compte les ressources CPU.

Au minimum, un ingénieur système et un ingénieur de vision devraient travailler ensemble pendant des semaines ou des mois pour équilibrer les différents composants matériels et API, ainsi que pour développer les algorithmes.

La solution

À Bâle'autofocus basé sur l’image, l’optique frontale est une lentille liquide et l’algorithme est développé sur la base de la technologie Basler'FPGA à carte d’image.

La caméra et l’objectif accordable de mise au point (objectif liquide) sont synchronisés avec un signal de déclenchement généré par la carte d’acquisition d’images. La caméra acquiert ensuite des images en même temps que la mise au point changeante de l’objectif, de sorte qu’une série d’images sur différents foyers est acquise. Ensuite, l’algorithme de mise au point automatique préconçu sur leFPGA de carte d’acquisition d’images de Bâle sélectionne une image parmi les nombreuses acquisitions et produit l’image la plus nette comme résultat.'

Avantages

• Flexibilité : un objectif liquide peut fonctionner avec n’importe quel objectif à focale fixe, ce qui lui permet d’ajuster la mise au point sans aucun changement physique de la distance de travail.

• Économisez du temps et des ressources système : la mise en œuvre du traitement d’image sur le FPGA d’acquisition d’images préchargé permet aux ingénieurs de gagner un temps de développement considérable. De plus, l’algorithme est exécuté sans utiliser les ressources du processeur.

• Plus de possibilités : cette solution peut également être mise en œuvre avec des optiques à fort grossissement.