Jak se průmyslová výroba vyvíjí směrem k vysoké přesnosti a vysoké konzistenci, postupně se objevily problémy s chybou perspektivy a změnou zvětšení tradičních netelecentrických čoček ve velkém zorném poli a scénářích vysoce přesného měření. Aby byly splněny aplikační potřeby velkých obrobků, kontrola celých desek a vysoce přesné měření rozměrů, objevily se ultra-telecentrické čočky, které se staly důležitými optickými součástmi ve špičkových systémech strojového vidění.
Ve srovnání s běžnými průmyslovými čočkami,Konstrukční design super telecentrických objektivů využívá větší čirou clonu a složitější kombinaci objektivů, takže celková celková velikost je poměrně velká. Tato konstrukce však není pouze o objemu, ale o dosažení nižšího zkreslení, stabilnějšího konstantního zvětšení a většího efektivního zorného pole, což zajišťuje přesnost a konzistenci výsledků měření z optické povahy.
V praktických aplikacích mohou ultra-telecentrické čočky účinně eliminovat chyby perspektivy. I když se poloha měřeného objektu v určitém výškovém rozsahu změní, velikost jeho zobrazení se výrazně nezmění. Díky této funkci funguje obzvláště dobře ve scénářích, jako je měření velkých obrobků, přesná kontrola velikosti součástí a simultánní kontrola s více cíli.
V současné době jsou super telecentrické čočky široce používány při kontrole polovodičových obalů, 3C elektronické kontrole celé desky, přesném měření hardwaru, kontrole nových energetických baterií a pólových nástavců a dalších oblastech. Díky stabilnímu zobrazovacímu výkonu a extrémně vysoké opakovatelnosti měření poskytují ultra-telecentrické čočky spolehlivou datovou základnu pro systémy strojového vidění.
Návrh a srovnání telecentrických čoček
Z hlediska optické struktury lze průmyslové čočky rozdělit na čočky netelecentrické a čočky telecentrické. Mezi nimi se telecentrické čočky dělí na telecentrické čočky na straně objektu, telecentrické čočky na straně obrazu a bitelecentrické čočky založené na různých charakteristikách optické dráhy. Každý z těchto tří má své vlastní charakteristiky, pokud jde o přesnost zobrazení a aplikační scénáře.
V optické soustavě se obraz aperturní clony v prostoru objektu nazývá vstupní pupila a obraz v obrazovém prostoru se nazývá výstupní pupila. Vstupní pupila, aperturní clona a výstupní pupila jsou ve vzájemném konjugovaném vztahu. Světlo procházející středem clony se nazývá hlavní paprsek. Prochází středem vstupní pupily a výstupní pupily současně, představuje centrální směr zobrazovacího paprsku.
V telecentrickém optickém designu zůstává hlavní paprsek rovnoběžný s optickou osou na straně objektu nebo na straně obrazu, čímž se účinně eliminuje efekt perspektivy. To je klíč k odlišení telecentrických čoček od běžných průmyslových čoček.
S neustálým zlepšováním požadavků na přesnost a účinnost pro průmyslovou kontrolu se ultratelecentrické čočky postupně stávají základní optickou konfigurací špičkových řešení vizuální kontroly a poskytují solidnější technickou podporu pro inteligentní výrobu a automatizovanou výrobu.
Telecentrický design objektivu
Konstrukce s vysokou telecentricitou
Telecentrické optické systémy jsou široce používány v oblasti vysoce přesného vizuálního měření a jejich úrovně telecentricity přímo určují konzistenci zvětšení obrazu v různých hloubkách ostrosti. Během procesu návrhu jsme kontrolovali index telecentricity na úrovni 0,01 %, čímž jsme účinně zajistili, že rozdíl v zobrazovacím zvětšení objektivu v různých hloubkových polohách v rámci rozsahu hloubky ostrosti je zanedbatelný, čímž se výrazně zlepšila stabilita a spolehlivost výsledků měření. Tento design poskytuje silnou podporu pro aplikaci bi-telecentrických čoček při vysoce přesném měření hloubky, čímž dále rozšiřuje svůj aplikační prostor v oblasti přesného vizuálního měření.
Návrh refrakční optické dráhy
je omezen strukturou optické dráhy. Tradiční telecentrické čočky jsou obvykle velké velikosti a válcového tvaru, což přináší určité potíže při instalaci a fixaci zařízení, zejména v automatizovaných výrobních linkách s omezeným prostorem. K vyřešení tohoto problému jsme inovativně přijali strukturu refrakční optické dráhy. Prostřednictvím vícenásobných přechodů optických drah jsme výrazně zmenšili celkovou velikost čočky a zároveň zajistili zobrazovací výkon, čímž jsme zkrátili celkovou délku čočky o více než polovinu. Současně v kombinaci s pohodlnějšími metodami instalace a polohování se efektivně zlepšuje přizpůsobivost telecentrických čoček v automatizovaných výrobních linkách, což umožňuje těsnější integraci bi-telecentrických produktů do skutečných výrobních scénářů.
Strukturální design centrování optické dráhy
Tradiční telecentrické čočky většinou používají prstencovou strukturu se závitem, která se skládá z vícesegmentových mechanismů. Přestože se snadno vyrábí a sestavuje, může snadno ovlivnit celkovou souosost čočky, a tím ovlivnit kvalitu zobrazení. Abychom dosáhli rovnováhy mezi efektivitou montáže a zobrazovacím výkonem, zavedli jsme během fáze návrhu produktu centrovací strukturu optické dráhy, která zajišťuje koaxiální konzistenci mezi každou konstrukční součástí prostřednictvím centrovacího mechanismu a optimalizuje proces montáže. Tento design účinně zlepšuje kvalitu zobrazení čočkou a konzistenci produktu a poskytuje spolehlivou záruku stability kvality a výtěžnosti v hromadné výrobě.
Jak vybrat průmyslové čočky
V aplikacích pro přesné měření zraku se běžné průmyslové čočky často potýkají s určitými omezeními při skutečném použití, která se odrážejí zejména v následujících aspektech:
Když je měřený objekt v různých rovinách měření, je obtížné udržet konzistentní zvětšení obrazu;
Zkreslení čočky je poměrně velké, což ovlivňuje přesnost měření rozměrů;
Je zde zřejmý jev paralaxy, to znamená, že změny ve vzdálenosti objektu způsobí změny ve zvětšení obrazu;
Rozlišení objektivu je omezené a je obtížné splnit potřeby vysoce přesné detekce;
Vlivem geometrických charakteristik zdroje vizuálního světla existuje určitá nejistota v poloze okraje obrazu.
K vyřešení výše uvedených problémů mohou telecentrické čočky dosáhnout účinných zlepšení díky své jedinečné optické struktuře. Vzhledem k tomu, že hlavní zobrazovací paprsky jsou přibližně rovnoběžné, telecentrická čočka může udržovat stabilní a konzistentní zvětšení v určitém rozsahu pracovní vzdálenosti, čímž se výrazně snižují chyby měření způsobené změnami výšky a zásadně se eliminují vlivy perspektivy a paralaxy na výsledky interpretace.
Telecentrické objektivy mají zároveň obvykle lepší kvalitu zobrazení a nižší zkreslení. Při použití se snímači s vysokým rozlišením a měřicím softwarem mohou dosáhnout přesných rozměrových měření s vysokou opakovatelností a konzistencí. Z tohoto důvodu se telecentrické čočky staly důležitými optickými součástmi v aplikačních scénářích, jako je vysoce přesné měření a metrologická kontrola, a jsou široce používány v systémech strojového vidění, které vyžadují vysokou přesnost a stabilitu měření.
Schopnost výběru objektivu a případy použití
Běžné rčení zní: Strojové vidění v podstatě používá stroje k nahrazení lidských očí pro měření a posuzování. Kompletní systém strojového vidění se obvykle skládá z průmyslových kamer, čoček, světelných zdrojů, systémů pro zpracování obrazu a ovladačů. Mezi nimi jsou průmyslové čočky klíčovým mostem spojujícím fyzický svět a obrazová data. To, zda je jejich výběr rozumný, přímo ovlivňuje kvalitu zobrazení systému a přesnost detekce a je základním článkem, který nelze při návrhu vizuálního systému ignorovat.
V systémech strojového vidění je kvalita obrazu základem veškeré analýzy a úsudku a objektiv je klíčovým faktorem, který určuje čistotu zobrazení, kontrolu zkreslení a rozsah zorného pole. Vhodná čočka může přesně obnovit skutečnou velikost a detailní charakteristiky měřeného objektu a poskytnout stabilní a spolehlivý datový vstup pro back-end algoritmus; naopak při nevhodně zvoleném objektivu mohou nastat problémy jako nedostatečné rozlišení, nadměrné zkreslení a neodpovídající hloubka ostrosti, což nejen zvýší náročnost zpracování obrazu, ale také přímo ovlivní přesnost a konzistenci výsledků detekce. Proto je vědecký a rozumný výběr čoček v rané fázi návrhu systému důležitým předpokladem pro zajištění výkonu systému strojového vidění.
Díky široké aplikaci technologie strojového vidění v elektronické výrobě, automobilovém průmyslu, balení a tisku, zpracování potravin, lékařském testování a dalších průmyslových odvětvích se požadavky na čočky v různých scénářích stávají stále rozmanitější. Existují značné rozdíly ve velikosti, struktuře, požadavcích na přesnost a instalačním prostoru měřených objektů. Díky tomu již není výběr objektivu pouhým párováním parametrů, ale vyžaduje komplexní vyhodnocení na základě konkrétních aplikací. Dále začneme běžnými typy čoček a jejich charakteristikami v kombinaci se skutečnými případy použití, abychom dále prozkoumali klíčové myšlenky a praktické metody výběru průmyslových čoček.
v souhrnuRozumný výběr průmyslových čoček je základem pro stabilní provoz a vysoce přesnou detekci systémů strojového vidění. Telecentrické čočky se svou jedinečnou optickou strukturou a zobrazovacími charakteristikami vykazují nenahraditelné výhody v oblasti přesného měření a vysoce konzistentní detekce. Od základních návrhů, jako je vysoká telecentricita a centrované optické dráhy, až po verifikaci testu zobrazování a měření prováděného za skutečných pracovních podmínek, telecentrické čočky mají nejen technické výhody teoreticky, ale také vykazují stabilní a spolehlivý výkon měření v praktických aplikacích. S neustálým zlepšováním požadavků průmyslové kontroly na přesnost, účinnost a konzistenci se telecentrické čočky postupně stávají důležitou součástí špičkových systémů strojového vidění, které poskytují pevnější optickou ochranu pro inteligentní výrobu a automatizovanou výrobu.
