Da die Anwendung maschineller Bildverarbeitung bei Präzisionsmessungen, Dimensionsprüfungen und Prüfungen mit hoher Konsistenz immer weiter zunimmt, werden telezentrische Objektive aufgrund ihrer Vorteile einer geringen Verzerrung, einer konstanten Vergrößerung und der Eliminierung von Perspektivfehlern nach und nach zu den zentralen optischen Komponenten in hochwertigen visuellen Inspektionssystemen. Angesichts der unterschiedlichen Typen und Parameterkonfigurationen telezentrischer Objektive ist jedoch für viele Benutzer die Frage, wie eine wissenschaftliche Auswahl auf der Grundlage tatsächlicher Anforderungen getroffen werden kann, zu einem zentralen Thema geworden.
Typen und Auswahlideen telezentrischer Objektive
Nach der Definition der Telezentrie werden telezentrische Objektive hauptsächlich in drei Kategorien unterteilt: objektseitige telezentrische Objektive, bildseitige telezentrische Objektive und bi-telezentrische Objektive. Unter diesen entsprechen die objektseitige Telezentrie und die bildseitige Telezentrie der Eintrittspupille bzw. der Austrittspupille im Unendlichen, während das bi-telezentrische Objektiv sowohl objektseitige als auch bildseitige Telezentrizitätseigenschaften aufweist und in hochpräzisen Messszenarien am häufigsten verwendet wird.
daher,Der Kern der Auswahl telezentrischer Objektive liegt darin, die Anwendungsanforderungen zu klären und die Anforderungen genau auf den Objektivtyp und die Parameter abzustimmen, anstatt einfach nur die „Telezentrie“ selbst anzustreben.
Wann müssen Sie ein telezentrisches Objektiv wählen?
Basierend auf dem Prinzip der telezentrischen Optik und ihren Vorteilen in praktischen Anwendungen sind telezentrische Objektive oft die bessere Wahl, wenn das Erkennungsobjekt oder die Erkennungsbedingungen die folgenden Bedingungen erfüllen:
Das zu messende Objekt hat eine bestimmte Dicke und muss die Höhen- oder Dickenabmessungen erkennen;
Das gemessene Ziel befindet sich nicht auf derselben Messebene;
Es besteht Unsicherheit über den Arbeitsabstand vom Objekt zum Objektiv.
Es müssen Ziele mit Öffnungen oder offensichtlichen dreidimensionalen Strukturen erkannt werden;
Hohe Anforderungen an Bildverzerrung und Helligkeitskonsistenz;
Nur bei parallelen Lichtverhältnissen können Defekte stabil identifiziert werden.
Im oben genannten Szenario neigen gewöhnliche Industrieobjektive aufgrund von Perspektiveffekten und Vergrößerungsänderungen zu Messfehlern, während telezentrische Objektive diese Effekte effektiv beseitigen können.
Analyse der Schlüsselparameter für die Auswahl telezentrischer Objektive
Nachdem klar ist, dass Sie ein telezentrisches Objektiv verwenden müssen, müssen Sie sich auf die folgenden Kernparameter konzentrieren, um eine hohe Übereinstimmung zwischen Objektiv, Kamera und Anwendungsszenario sicherzustellen.
1. Objektgröße (Sichtfeldbereich)
Die Objektgröße bestimmt den Aufnahmebereich, den das Objektiv abdecken kann, und sollte auf der Grundlage der tatsächlichen Größe des zu messenden Objekts angemessen ausgewählt werden.
2. Bildquadratgröße (Zieloberflächengröße der Kamera)
Die Bildquadratgröße muss mit der CCD/CMOS-Chipgröße der Kamera übereinstimmen. Je größer die Bildfläche eines telezentrischen Objektivs ist, desto höher sind in der Regel die Kosten; Wenn die Bildfläche des Objektivs größer als die Chipdiagonale ist, führt dies zu einer Kostenverschwendung. ist er kleiner als die Chipdiagonale, kann es zu Vignettierung oder Problemen mit schwarzen Ecken kommen.
3. Der Arbeitsabstand
ist der Abstand zwischen der Vorderseite des Objektivs und dem zu messenden Objekt. Dieser Parameter wirkt sich direkt auf die Systeminstallationsstruktur und das Gesamtlayout aus.
4. Auflösung und Pixelgröße
Die Objektivauflösung muss den Anforderungen an die Pixelgröße der Kamera entsprechen. Andernfalls können selbst bei hoher Kameraauflösung keine echten und effektiven Detailinformationen erhalten werden.
5. Anforderungen an die Schärfentiefe
Die Schärfentiefe eines telezentrischen Objektivs hängt eng mit der Vergrößerung zusammen. Je größer die Vergrößerung, desto geringer ist die Schärfentiefe. Bei der Auswahl muss ein angemessenes Gleichgewicht zwischen Messgenauigkeit und verfügbarer Schärfentiefe gefunden werden.
6. Schnittstellentyp
Telezentrische Objektive verwenden normalerweise standardmäßige Industrieschnittstellen wie C-Mount, F-Mount, M42, M58 usw. Der Schnittstellentyp bestimmt nicht nur die physikalische Verbindungsmethode, sondern beinhaltet auch die Anpassung des Standardflanschabstands. Im Allgemeinen verwenden Kameras mit Zielflächen von 1,2 Zoll und weniger meist C-Mount.
7. Vergrößerung
Die optische Vergrößerung kann anhand von „Chipgröße/tatsächliche Sichtfeldgröße“ berechnet werden. Wählen Sie entsprechend der Größe des zu messenden Objekts und der erforderlichen Auflösung die geeignete Kombination aus Objektiv und Kamera aus, um eine angemessene Vergrößerung zu ermitteln. Gleichzeitig sollte auf den Einfluss von Vergrößerungsänderungen auf die Schärfentiefe geachtet werden.
8. Fähigkeit zur Verzerrungskontrolle
Hochwertige telezentrische Objektive kontrollieren durch strenge optische Design- und Herstellungsprozesse in der Regel Verzerrungen unter 0,1 % und erreichen sogar eine nahezu verzerrungsfreie Abbildung, was eine zuverlässige Garantie für hochpräzise Messungen bietet.
Anwendungsszenario: telezentrisches Objektiv
Aufgrund ihrer stabilen und präzisen Bildgebungsfähigkeiten spielen telezentrische Objektive in zahlreichen High-End-Branchen eine wichtige Rolle:
Präzise Dimensionsmessungen,
wie z. B. bei Mobiltelefonteilen, Präzisionslagern und der Messung von Steckerstiftabständen, basieren auf einer verzerrungsarmen und parallaxenfreien Bildgebung.
Erkennung von Oberflächendefekten
Defekte Pixel auf LCD-Bildschirmen, Glaskratzer und Metalloberflächen-Grubenerkennung erfordern eine hohe Auflösung und gleichmäßige Beleuchtung.
Die automatisierte Positionierung und Führung
von Robotern zum Chip-Grabbing und zur SMT-Patch-Positionierung erfordert eine extrem hohe Schärfentiefe und Bildstabilität.
Die Wafer-Ausrichtung in der Halbleiter- und Elektronikfertigung
, die Inspektion von BGA-Lötkugeln und die Qualitätsprüfung von Leiterplatten-Durchgangslöchern erfordern oft eine hohe Vergrößerung und Nahinfrarot-Bildgebungsfähigkeiten.
Anwendungen wie die biomedizinische und wissenschaftliche Forschung,
die mikrofluidische Chipanalyse und die Pillensortierung basieren auf einer genauen Bildgebung ohne perspektivische Verzerrung.
Auswahl- und Verwendungsvorschläge
Um die beste Leistung telezentrischer Objektive im praktischen Einsatz zu gewährleisten, empfiehlt es sich, auf folgende Punkte zu achten:
Klären Sie die Kernanforderungen,
einschließlich der Größe des Sichtfelds, der Grenze des Arbeitsabstands, der Erkennungsgenauigkeit (Auflösung/Verzerrung) und der Arbeitswellenlänge.
Passen Sie den Kamerasensor an
und bestätigen Sie das maximale Sichtfeld des Objekts, das verschiedenen Zieloberflächengrößen (z. B. 1,5 Zoll, 28,2 mm, 32,6 mm) gemäß der Objektivdatentabelle entspricht, um eine vollständige Abdeckung des Kamerachips sicherzustellen.
Schnittstellen- und Montagezubehör
: Wählen Sie je nach Kameraschnittstelle die F- oder M42-Version und passen Sie sie an die Standardmontagehalterung d an, um die Systemstabilität zu verbessern.
Die Kombination aus Beleuchtung und Blende
optimiert Schärfentiefe und Helligkeit durch variable Blende und sorgt in Kombination mit einer telezentrischen Lichtquelle oder paralleler Hintergrundbeleuchtung für eine weitere Verbesserung der Bildkonsistenz.
Vorsichtsmaßnahmen für Infrarotanwendungen
Wenn Sie im 800–900-nm-Band arbeiten, sollten Sie den Arbeitsabstand gemäß den Hinweisen anpassen sowie neu fokussieren und kalibrieren.
Die Auswahl telezentrischer Objektive ist kein einfacher Parameterabgleich, sondern erfordert eine umfassende Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie der Eigenschaften des zu messenden Objekts, der Anforderungen an die Erkennungsgenauigkeit, der Kameraparameter, der Systemstruktur sowie der optischen und Installationsbedingungen vor Ort.Zhixiang Vision Kunden mit telezentrischen Objektiven ausstattet, wird das System entsprechend seinem Funktionsprinzip konfiguriert, um eine stabile und hochpräzise Lösung für die maschinelle Bildverarbeitung zu schaffen. Wenn Dadurch können die Vorteile telezentrischer Objektive bei Präzisionsmessungen und Konsistenzprüfungen voll ausgeschöpft werden. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Genauigkeits- und Leistungsanforderungen für die industrielle Inspektion werden telezentrische Objektive nach und nach zu einer Konfigurationswahl in High-End-Bildverarbeitungssystemen.
