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TCLIB Suite

Software library & stand-alone tools for the optimization of telecentric setups

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TCLIB Suite 는 C++ 기반 컴퓨터 비전 소프트웨어는 일반적으로 측정 목적으로 사용되는 원격 중심 설정의 광학 성능을 최적화하도록 설계되었습니다. .dll 라이브러리와 전용 독립 실행형 도구를 모두 사용하면 일반적인 원격 중심 설정(초점화, 정렬, 왜곡 보정)의 모든 측면을 쉽게 관리할 수 있으며, 적절히 다루지 않으면 측정 결과에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

TCLIB Suite는 시스템 품질을 향상시켜 선택한 도량형 소프트웨어에 가장 적합한 이미지를 제공하여 최상의 측정 결과를 얻을 수 있도록 지원합니다. 잘 정렬되고 균질하게 백라이트가 켜져 있고 중단되지 않은 이미지를 기반으로 하는 모든 에지 감지, 패턴 매칭 및 보정 소프트웨어는 보다 정확하고 신뢰할 수 있습니다.

TCLIB APP 은 GenTL 호환 소프트웨어입니다. 모든 GenTL 호환 카메라 장치를 이 소프트웨어와 함께 사용할 수 있습니다. 프로그램이 올바르게 작동하려면 카메라 제조업체 드라이버를 설치해야 합니다.

주요 장점

최첨단 왜곡 보정을 위한 알고리즘입니다.
최적의 포커스와 정렬을 보장합니다. 빠르고 직관적인 독립 실행형 도구를 제공.
시스템 성능을 최대화하여 최상의 측정 결과를 얻습니다.

Library

TCLIB Suite includes:

Dedicated tools to take care of the basics of a measurement system setup: alignment of telecentric lens and collimated light, alignment of the object plane, best focus (TCLIB-APP)
A set of algorithms (C++ library) to calculate the distortion map of a system and correct in live mode every new image acquired by the system (TCLIB), plus all the functions developed in the TCLIB-APP.

The stand-alone tools and the distortion calibration functions are used offline, when the initial optimization and calibration of the machine is needed. The distortion correction, on the other hand, is based on fast and reliable algorithms which allow the system to stream adjusted images in live mode.

기술자료

TCLIB Manual v2.1

소프트웨어 툴

TCLIB Suite Setup

적용가능한 제품들

mvBlueFOX3-2 series

USB3 vision camera with Sony Pregius CMOS sensors

mvBlueCOUGAR series

GigE & Dual GigE Vision cameras

TC CORE PLUS series

Ultra compact LARGE FOV bi-telecentric lenses for matrix detectors up to 2/3”

TC3MHR-TC5MHR CORE PLUS series

최대 4/3 크기의 매트릭스 검출기를 위한 초소형 대형 FOV 텔레센트릭 렌즈

TC CORE series

최대 2/3" 크기의 초소형 바이-텔레센트릭 렌즈

TC1MHR-TC4MHR CORE series

Space-saving high-resolution telecentric lenses

TCBENCH CORE series

정밀 측정을 위한 초소형 TCCORE 광학 벤치

Results of an optimized telecentric system

We tested the result of using TCLIB Suite to optimize different sets of possible telecentric systems. Results concern the four tools of the Suite as follows:

lens-light alignment is given in terms of homogeneity of the illumination (standard deviation of the average grey level)
lens-object plane alignment is given as the lowest value obtained, in degrees
focus accuracy is given as the sensitivity in mm on the working distance
distortion calibration is given as repeatability on 20 measurements of a 5 mm gauge block

TCCP3MHR144-C + LTCLCP144-G + PTCP-S1-HR1-C + COE-123-M-USB-080-IR-C

Field of View

LENS-LIGHT ALIGNMENT
as
BACKGROUND HOMOGENEITY

OBJECT PLANE ALIGNMENT
as
BEST (LOWEST) ANGLE BETWEEN PLANES

BEST FOCUS
as
BEST (LOWEST) UNCERTAINTY ON WD

DISTORTION CALIBRATION
as
RESULT OF 20 REPEATED MEASUREMENTS

164x120 mm

0.012°

+/- 0.5 mm

Nominal	Measured	Min	Max	σ
5.000 mm	5.001 mm	4.998 mm	5.005 mm	1.7 μm

TC3MHR144-C + LTCL144-G + PT120-240 (legacy) + COE-123-M-USB-080-IR-C

Field of View

LENS-LIGHT ALIGNMENT
as
BACKGROUND HOMOGENEITY

OBJECT PLANE ALIGNMENT
as
BEST (LOWEST) ANGLE BETWEEN PLANES

BEST FOCUS
as
BEST (LOWEST) UNCERTAINTY ON WD

DISTORTION CALIBRATION
as
RESULT OF 20 REPEATED MEASUREMENTS

141x104 mm

0.014°

+/- 0.5 mm

Nominal	Measured	Min	Max	σ
5.000 mm	4.999 mm	4.996 mm	5.003 mm	1.6 μm

TC3MHR144-C + LTCL144-G + PTCP-S1-HR1-C + COE-123-M-USB-080-IR-C

Field of View

LENS-LIGHT ALIGNMENT
as
BACKGROUND HOMOGENEITY

OBJECT PLANE ALIGNMENT
as
BEST (LOWEST) ANGLE BETWEEN PLANES

BEST FOCUS
as
BEST (LOWEST) UNCERTAINTY ON WD

DISTORTION CALIBRATION
as
RESULT OF 20 REPEATED MEASUREMENTS

141x104 mm

0.003°

+/- 0.5 mm

Nominal	Measured	Min	Max	σ
5.000 mm	4.999 mm	4.997 mm	5.001 mm	0.9 μm

TCCR3M064-C + LTCLCR064-G + PT064-096 + COE-123-M-USB-080-IR-C

Field of View

LENS-LIGHT ALIGNMENT
as
BACKGROUND HOMOGENEITY

OBJECT PLANE ALIGNMENT
as
BEST (LOWEST) ANGLE BETWEEN PLANES

BEST FOCUS
as
BEST (LOWEST) UNCERTAINTY ON WD

DISTORTION CALIBRATION
as
RESULT OF 20 REPEATED MEASUREMENTS

62x46 mm

0.001°

+/- 0.5 mm

Nominal	Measured	Min	Max	σ
5.000 mm	5.0000 mm	4.9994 mm	5.0007 mm	0.3 μm

왜곡 보정이란?

광학 시스템, 즉 렌즈와 일치하는 카메라를 사용할 때마다 우리는 왜곡 문제에 직면해야 합니다. 시스템의 광학적 왜곡은 바이어스로 정의할 수 있는데, 이는 일련의 부분이 실제 위치와 다른 상대적 위치에 이미지화가 생기는 결과를 불러 일으킵니다. 대표적인 예는 렌즈 왜곡으로 인해 곡선으로 그려진 직선으로, 그림 1은 왜곡이 보정 패턴에 미치는 영향을 보여줍니다.

Fig.1 Undistorted real pattern (green circles) vs. Imaged (black dots) distortion pattern.

원래의 왜곡 되지 않은 시야를 왜곡된 이미지와 연결하는 수학적 변환은 모델링하기 매우 어려울 수 있습니다. 또한, 시야 자체를 통해서 모델링이 변화할 수 있다는 점을 고려해야 합니다.
계량학 왜곡의 첫 번째 영향은 측정의 반복성 상실입니다. 왜곡으로 인해 물체 형상이 FoV에 위치하는 위치에 따라 약간 다르기 때문에 물체를 제거하고 다시 놓을 때마다 해당 형상에 대한 측정값이 변경될 가능성이 높습니다.

Fig. 2 Gaussian distribution of repeated measures. Blue, red and orange distributions represent the same result ( μ = 0 ) with different repeatability (best for blue). The green bell curve represents a wrong (but repeatable) result, e.g. biased by a fixed offset.

전체 직경을 100회 측정하면 결과 분포는 가우스 곡선으로 근사할 수 있습니다. 평균에 가까운 결과는 매우 빈번하지만 완전히 다른 결과는 거의 없습니다.
측정의 반복성은 벨의 폭과 관련이 있습니다. 폭이 얇을수록 평균으로부터 멀리 떨어진 측정치를 찾기가 어려워집니다. 즉, 특정 기능(예: 길이)은 거의 항상 동일합니다. 반면에, 넓은 종은 측정이 실제로 기대 값과 다른지(예: 결함이 있는 부분이기 때문에) 또는 측정 시스템의 낮은 반복성으로 인해 통계적으로 예상되는 특이치인지를 구별할 수 없는 상황을 나타냅니다.
사용되는 일반적인 너비는 시그마(또는 최대 FWHM의 절반의 전체 너비)라고 하며 반복성과 직접 관련이 있습니다. 따라서 정확도 요구 사항을 비교할 수 있는 직접적인 방법을 설정할 수 있습니다. 즉, 측정에 대한 공차가 특정 시그마 값의 배수로 제공될 경우 공차 외 부품이 나타날 가능성을 명시합니다.두 시그마 준수 개체는 95%의 허용 오차 범위 내에 있게 됩니다. 3 시그마 개체는 99.7%의 신뢰 수준을 가지며, 5 시그마에서 99.99999%까지 상승합니다.
분포의 평균 값이 150mm이고 시그마 = 1mm라고 가정합니다. 관련 오류는 어플리케이션의 신뢰 값에 따라 달라집니다. 실제로, 형상 사양에서 길이는 150mm +/- 3mm이며, 이는 99.7%에 해당한다고 명시할 수 있습니다. 반면, 1mm를 3sigma 공차가 되도록 하려면 1sigma = 0.33mm가 될 때까지 측정 프로세스를 개선해야 합니다.

Aligning of lens and collimated light source

This tool assists the operator in getting the most homogeneous illumination possible.

Getting the best homogeneity of the illumination is the first fundamental step for a good measurement system, since this spec affecs thereliability of any set of edge detection algorithms.

The tool works in live mode, giving a visual feedback on the alignment. The FOV is divided in ROIs, each one having a color feedback regardingthe alignment:

빨강: 균등하지 않음
노랑: 개별 균등성
초록: 좋은 균등성

객체 평면 정렬

객체 평면을 광학 축과 잘 정렬하는 것이 중요합니다. 정렬 오류의 결과는 다음과 같습니다.

백라이트 조건에서는 실제 객체가 아닌 객체 투영을 보고 있으므로 영상이 특정 방향에서 오는 압력에 영향을 받을 수 있습니다.

일부 특성은 동시에 최적의 초점을 맞추지 못하여 측정 에지의 품질을 손상시킬 수 있습니다.

이 툴은 모든 영상에 대한 숫자 인덱스를 제공하여 최상의 포커스에 근접함을 나타냅니다.

왜곡 수정

이 도구를 사용하면 원격 중심 렌즈의 잔류 광학 왜곡을 제거할 수 있으며, 아무리 작은 값이라도 최적의 결과를 얻으려면 이 값이 가능한 0에 가까워야 합니다. 전체 FoV(Opto Engineering® PT 시리즈 등)를 포괄하는 체스보드 패턴의 단일 사진에서 왜곡을 제거하는 데 필요한 모든 정보를 얻을 수 있습니다.

보정 패턴의 단일 영상을 획득합니다. (오프라인)
사진에서 왜곡 지도가 작성됩니다. (오프라인)
왜곡 지도가 참조 파일에 저장됩니다.
저장된 왜곡 맵을 호출하여 획득한 모든 새 영상에서 왜곡이 제거됩니다. (온라인)

1단계와 2단계는 시스템을 보정하는 것을 의미하므로 단 한 번만 필요합니다. 4단계는 획득된 모든 새 영상에 반복됩니다. 이러한 모든 기능은 .dll 라이브러리 파일 및 데모 독립 실행형 소프트웨어에 통합됩니다. 데모 응용 프로그램은 테스트 목적으로 사용하거나 왜곡 맵을 얻기 위해 사용할 수 있지만, 실제 온라인 수정에서는 .dll 파일의 통합을 권장합니다.

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