自動對焦是什麼？
自動對焦（Autofocus） 是工業相機在不同高度、距離、尺寸工件間自動切換對焦平面，保持清晰影像的能力。傳統機器視覺以固定焦距（Fixed Focus）鏡頭設計，只能對應單一景深（DOF）範圍 — 若產線上工件高度變化或多 SKU 切換，影像很容易離焦造成檢測失敗。
自動對焦技術讓相機面對「動態高度」、「多種尺寸混料」、「不同距離」場景時，仍能維持穩定影像品質，是高混料現代產線的關鍵能力。
三種自動對焦技術
1. 液態鏡頭（Liquid Lens）— 工業主流
圖片來源：Cognex Corporation
利用兩種不互溶液體在電壓控制下改變介面曲率，達成毫秒級對焦切換。無機構運動 → 無磨損 → 工業壽命長。
代表產品：Cognex DataMan 470、DataMan 580、In-Sight 2800（部分機型）
優勢：
- 毫秒級對焦切換（< 10 ms）
- 無機構零件可靠度高
- 體積小、能耗低
- 支援工業環境（IP65 / IP67）
圖片來源：Cognex Corporation
2. 機構步進對焦（Motorized Lens）
傳統電動鏡頭驅動鏡片組移動。
- 速度較慢（數十 ms 到幾百 ms）
- 有機構零件，需考慮磨損
- 適合對焦範圍極大的場景
3. 被動式對焦（Passive Contrast Detection）
依影像對比度回饋調整焦距，類似消費型相機。在工業檢測中較少使用 — 因為演算法時間不可預期、不適合 deterministic 產線節拍。
為什麼自動對焦對 SEO / 條碼讀取很重要？
多 SKU、混料產線 是現代製造的常態。例如：
- 物流分揀通道：包裹尺寸高度不一，從鞋盒到棧板均要讀條碼
- 電商倉儲：不同 SKU 高度差可達 30 公分以上
- 製藥包裝線：藥盒 / 瓶罐 / 鋁箔包裝混線
- 多階產線：第一站讀條碼定位、第二站讀字元 OCR，工件高度各不同
沒有自動對焦 → 每換一批 SKU 都要重調機構或停線校焦 → 效率低、人力成本高。
液態鏡頭自動對焦在 10 ms 內切換，單一相機可覆蓋整條多 SKU 通道，大幅降低設備數量與整合複雜度。
Cognex 液態鏡頭實作
Cognex 自 2019 年起在 DataMan 470 / 580 系列導入液態鏡頭，後續擴展到 In-Sight 2800 部分機型。技術重點：
- HPIA（High Power Illumination Accessory，高功率照明配件）：鏡頭安裝的同步照明補強，自動隨對焦距離調整亮度
- 預設多焦距 Profile：可儲存常見 SKU 對焦設定，PLC 觸發切換
- 配合 PatMax：對焦後立刻幾何定位，無延遲
圖片來源：Cognex Corporation
自動對焦 vs 固定焦距：選型決策
| 條件 | 建議 |
|---|---|
| 單一 SKU、工件高度固定 | 固定焦距鏡頭（成本最低） |
| 2-3 種 SKU 高度差 < 5 公分 | 大景深（DOF）固定鏡頭 |
| 多 SKU 高度差 > 10 公分 | 自動對焦（液態鏡頭） |
| 物流通道型超大視野 | 自動對焦 + 結構光 / DataMan 580 |
| 機械手末端 Eye-in-Hand | 自動對焦（高度持續變化） |
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需求諮詢：+886 2-8809-3200
Autofocus 自動對焦原理（公開分類）
- Passive Autofocus（被動式）
- Contrast Detection：尋找影像對比最高的鏡頭位置（慢但精確）
- Phase Detection：用分光鏡比對兩相位差（快但需特殊感測器）
- Active Autofocus（主動式）
- 雷射 / ToF 測距 → 直接計算對焦距離
- 結構光投影 → 三角測距
來源:Wikipedia "Autofocus"、Camera & Imaging 公開技術文獻。
工業 Autofocus 與液態鏡頭
- 傳統機械對焦 — 步進馬達移動鏡組、典型 100 ms 級
- 液態鏡頭（HSLL） — 電壓改變液體折射率、ms 級 refocus、Cognex 旗艦條碼讀取器內建〔來源:Cognex DataMan datasheet〕
- 固定焦距 + 大 DOF — 無對焦機構、靠小光圈擴大景深
具體 autofocus 速度與範圍依機型而異、請參考 Cognex 各機型 datasheet。
