Mit der Entwicklung der industriellen Fertigung hin zu hoher Präzision und hoher Konsistenz treten nach und nach die Probleme von Perspektivfehlern und Vergrößerungsänderungen herkömmlicher nicht-telezentrischer Objektive bei großen Sichtfeldern und hochpräzisen Messszenarien auf. Um den Anwendungsanforderungen großer Werkstücke, der Inspektion ganzer Platinen und hochpräziser Dimensionsmessungen gerecht zu werden, sind ultratelezentrische Linsen entstanden und zu wichtigen optischen Komponenten in High-End-Bildverarbeitungssystemen geworden.
Im Vergleich zu gewöhnlichen IndustrieobjektivenDas strukturelle Design supertelezentrischer Objektive verwendet eine größere freie Blende und eine komplexere Linsenkombination, sodass die Gesamtgröße relativ groß ist. Bei diesem Design geht es jedoch nicht nur um das Volumen, sondern auch darum, eine geringere Verzerrung, eine stabilere konstante Vergrößerung und ein größeres effektives Sichtfeld zu erreichen und so die Genauigkeit und Konsistenz der Messergebnisse optischer Natur sicherzustellen.
In praktischen Anwendungen können ultratelezentrische Objektive Perspektivfehler effektiv beseitigen. Selbst wenn sich die Position des gemessenen Objekts innerhalb eines bestimmten Höhenbereichs ändert, ändert sich seine Abbildungsgröße nicht wesentlich. Diese Funktion sorgt für eine besonders gute Leistung in Szenarien wie der Messung großer Werkstücke, der Prüfung der Präzisionskomponentengröße und der gleichzeitigen Prüfung mehrerer Ziele.
Gegenwärtig werden supertelezentrische Objektive häufig in der Inspektion von Halbleiterverpackungen, der 3C-Inspektion elektronischer Gesamtplatinen, der Präzisionshardwaremessung, der Inspektion neuer Energiebatterien und Polstücke und anderen Bereichen eingesetzt. Mit stabiler Abbildungsleistung und extrem hoher Messwiederholgenauigkeit liefern ultratelezentrische Objektive eine zuverlässige Datenbasis für Bildverarbeitungssysteme.
Design und Vergleich telezentrischer Objektive
Aus Sicht der optischen Struktur können Industrieobjektive in nicht-telezentrische Objektive und telezentrische Objektive unterteilt werden. Unter diesen werden telezentrische Objektive basierend auf unterschiedlichen optischen Wegeigenschaften in objektseitige telezentrische Objektive, bildseitige telezentrische Objektive und bi-telezentrische Objektive unterteilt. Jeder der drei hat seine eigenen Eigenschaften hinsichtlich Bildgenauigkeit und Anwendungsszenarien.
In einem optischen System wird das Bild der Aperturblende im Objektraum als Eintrittspupille und das Bild im Bildraum als Austrittspupille bezeichnet. Eintrittspupille, Aperturblende und Austrittspupille stehen in einem konjugierten Verhältnis zueinander. Das Licht, das durch die Mitte der Aperturblende fällt, wird Hauptstrahl genannt. Es verläuft gleichzeitig durch die Mitte der Eintrittspupille und der Austrittspupille und stellt die Mittelrichtung des Abbildungsstrahls dar.
Beim telezentrischen optischen Design bleibt der Hauptstrahl auf der Objekt- oder Bildseite parallel zur optischen Achse, wodurch der perspektivische Effekt effektiv eliminiert wird. Dies ist der Schlüssel zur Unterscheidung telezentrischer Objektive von gewöhnlichen Industrieobjektiven.
Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Genauigkeits- und Effizienzanforderungen für die industrielle Inspektion werden ultratelezentrische Objektive nach und nach zur zentralen optischen Konfiguration in hochwertigen visuellen Inspektionslösungen und bieten eine solidere technische Unterstützung für intelligente Fertigung und automatisierte Produktion.
Telezentrisches Objektivdesign
Design mit hoher Telezentrie
Telezentrische optische Systeme werden häufig im Bereich der hochpräzisen visuellen Messung eingesetzt, und ihre Telezentriegrade bestimmen direkt die Konsistenz der Bildvergrößerung bei verschiedenen Schärfentiefen. Während des Designprozesses haben wir den Telezentrieindex auf dem Niveau von 0,01 % kontrolliert und so effektiv sichergestellt, dass der Unterschied in der Abbildungsvergrößerung des Objektivs bei verschiedenen Tiefenpositionen innerhalb des Tiefenschärfebereichs vernachlässigbar ist, wodurch die Stabilität und Zuverlässigkeit der Messergebnisse deutlich verbessert wurde. Dieses Design bietet eine starke Unterstützung für den Einsatz von bi-telezentrischen Objektiven bei hochpräzisen Tiefenmessungen und erweitert den Anwendungsbereich im Bereich der präzisen visuellen Messung weiter.
Das refraktive optische Pfaddesign
wird durch die optische Pfadstruktur begrenzt. Herkömmliche telezentrische Objektive sind in der Regel groß und haben eine zylindrische Form, was bestimmte Schwierigkeiten bei der Installation und Befestigung von Geräten mit sich bringt, insbesondere in automatisierten Produktionslinien mit begrenztem Platzangebot. Um dieses Problem anzugehen, haben wir innovativ eine refraktive optische Pfadstruktur eingeführt. Durch mehrere optische Pfadübergänge haben wir die Gesamtgröße des Objektivs erheblich reduziert und gleichzeitig die Abbildungsleistung gewährleistet, wodurch die Gesamtlänge des Objektivs um mehr als die Hälfte reduziert wurde. Gleichzeitig wird in Kombination mit komfortableren Installations- und Positionierungsmethoden die Anpassungsfähigkeit telezentrischer Objektive in automatisierten Produktionslinien effektiv verbessert, sodass bi-telezentrische Produkte besser in tatsächliche Produktionsszenarien integriert werden können.
Zentrieren des optischen Pfads Strukturdesign
Herkömmliche telezentrische Objektive verwenden meist eine Gewinderingstruktur, die aus Mehrsegmentmechanismen besteht. Obwohl es einfach herzustellen und zu montieren ist, kann es leicht die Gesamtkoaxialität des Objektivs beeinträchtigen und dadurch die Abbildungsqualität beeinträchtigen. Um ein Gleichgewicht zwischen Montageeffizienz und Abbildungsleistung zu erreichen, haben wir während der Produktdesignphase eine zentrierende optische Pfadstruktur eingeführt, die durch den Zentriermechanismus die Konsistenz der Koaxialität zwischen den einzelnen Strukturkomponenten gewährleistet und den Montageprozess optimiert. Dieses Design verbessert effektiv die Qualität der Linsenabbildung und die Produktkonsistenz und bietet eine zuverlässige Garantie für Qualitätsstabilität und Ausbeute in der Massenproduktion.
So wählen Sie Industrieobjektive aus
Bei Anwendungen zur präzisen Sehmessung stoßen gewöhnliche Industrieobjektive im tatsächlichen Einsatz häufig an bestimmte Einschränkungen, die sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten widerspiegeln:
Wenn sich das gemessene Objekt in verschiedenen Messebenen befindet, ist es schwierig, eine konsistente Abbildungsvergrößerung aufrechtzuerhalten;
Die Linsenverzerrung ist relativ groß und beeinträchtigt die Genauigkeit der Maßmessung.
Es gibt ein offensichtliches Parallaxenphänomen, das heißt, Änderungen im Objektabstand führen zu Änderungen in der Abbildungsvergrößerung;
Die Auflösung des Objektivs ist begrenzt und es ist schwierig, die Anforderungen einer hochpräzisen Erkennung zu erfüllen.
Abhängig von den geometrischen Eigenschaften der visuellen Lichtquelle besteht eine gewisse Unsicherheit hinsichtlich der Kantenposition des Bildes.
Um die oben genannten Probleme anzugehen, können telezentrische Objektive durch ihre einzigartigen optischen Strukturen wirksame Verbesserungen erzielen. Da die Hauptstrahlen der Abbildung annähernd parallel sind, kann das telezentrische Objektiv eine stabile und konsistente Vergrößerung innerhalb eines bestimmten Arbeitsabstandsbereichs aufrechterhalten, wodurch durch Höhenänderungen verursachte Messfehler erheblich reduziert werden und die Auswirkungen von Perspektive und Parallaxe auf die Interpretationsergebnisse grundsätzlich eliminiert werden.
Gleichzeitig weisen telezentrische Objektive in der Regel eine bessere Abbildungsqualität und ein geringeres Verzerrungsverhalten auf. Wenn sie mit hochauflösenden Sensoren und Messsoftware verwendet werden, können sie präzise Dimensionsmessungen mit hoher Wiederholgenauigkeit und Konsistenz erzielen. Aus diesem Grund sind telezentrische Objektive zu wichtigen optischen Komponenten in Anwendungsszenarien wie hochpräzisen Messungen und messtechnischen Inspektionen geworden und werden häufig in Bildverarbeitungssystemen eingesetzt, die eine hohe Messgenauigkeit und Stabilität erfordern.
Fähigkeiten zur Objektivauswahl und Anwendungsfälle
Ein gängiges Sprichwort lautet: „Machine Vision“ bedeutet im Wesentlichen, dass Maschinen das menschliche Auge zum Messen und Urteilen ersetzen. Ein komplettes Bildverarbeitungssystem besteht in der Regel aus Industriekameras, Objektiven, Lichtquellen, Bildverarbeitungssystemen und Aktoren. Unter ihnen sind Industrieobjektive eine wichtige Brücke zwischen der physischen Welt und Bilddaten. Ob ihre Auswahl sinnvoll ist, wirkt sich direkt auf die Bildqualität und Erkennungsgenauigkeit des Systems aus und ist ein zentraler Zusammenhang, der beim visuellen Systemdesign nicht ignoriert werden kann.
In Bildverarbeitungssystemen ist die Bildqualität die Grundlage aller Analysen und Beurteilungen, und das Objektiv ist der Schlüsselfaktor, der die Bildschärfe, die Verzerrungskontrolle und den Sichtfeldbereich bestimmt. Ein geeignetes Objektiv kann die wahre Größe und detaillierte Eigenschaften des zu messenden Objekts genau wiederherstellen und eine stabile und zuverlässige Dateneingabe für den Back-End-Algorithmus liefern; Umgekehrt können bei falscher Objektivauswahl Probleme wie unzureichende Auflösung, übermäßige Verzerrung und unangemessene Schärfentiefe auftreten, was nicht nur die Schwierigkeit der Bildverarbeitung erhöht, sondern sich auch direkt auf die Genauigkeit und Konsistenz der Erkennungsergebnisse auswirkt. Daher ist eine wissenschaftliche und vernünftige Linsenauswahl in der frühen Phase des Systemdesigns eine wichtige Voraussetzung für die Sicherstellung der Leistung des Bildverarbeitungssystems.
Mit der weit verbreiteten Anwendung der Bildverarbeitungstechnologie in der Elektronikfertigung, Automobilindustrie, Verpackung und Druck, Lebensmittelverarbeitung, medizinischen Tests und anderen Branchen werden die Anforderungen an Objektive in verschiedenen Szenarien immer vielfältiger. Es gibt erhebliche Unterschiede in der Größe, dem Aufbau, den Genauigkeitsanforderungen und dem Einbauraum der zu messenden Objekte. Dadurch ist die Objektivauswahl nicht mehr nur eine einfache Parameterabstimmung, sondern erfordert eine umfassende Bewertung auf der Grundlage spezifischer Anwendungen. Als Nächstes beginnen wir mit gängigen Linsentypen und ihren Eigenschaften, kombiniert mit tatsächlichen Anwendungsfällen, um die Schlüsselideen und praktischen Methoden der industriellen Linsenauswahl weiter zu untersuchen.
Zusammenfassend:Eine sinnvolle Auswahl von Industrieobjektiven ist die Grundlage für einen stabilen Betrieb und eine hochpräzise Erkennung von Bildverarbeitungssystemen. Telezentrische Objektive bieten mit ihrer einzigartigen optischen Struktur und Abbildungseigenschaften unersetzliche Vorteile im Bereich der Präzisionsmessung und hochkonsistenten Detektion. Von Kerndesigns wie hoher Telezentrie und zentrierten Strahlengängen bis hin zur Überprüfung von Bildgebungs- und Messtests, die unter tatsächlichen Arbeitsbedingungen durchgeführt werden, bieten telezentrische Objektive nicht nur theoretisch technische Vorteile, sondern zeigen auch in praktischen Anwendungen eine stabile und zuverlässige Messleistung. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der industriellen Inspektionsanforderungen an Genauigkeit, Effizienz und Konsistenz werden telezentrische Objektive nach und nach zu einem wichtigen Bestandteil hochwertiger Bildverarbeitungssysteme und bieten einen solideren optischen Schutz für intelligente Fertigung und automatisierte Produktion.
