A medida que la fabricación industrial avanza hacia una alta precisión y una alta consistencia, han surgido gradualmente los problemas de error de perspectiva y cambio de aumento de las lentes no telecéntricas tradicionales en escenarios de gran campo de visión y medición de alta precisión. Para satisfacer las necesidades de aplicación de piezas de trabajo grandes, inspección de tableros completos y medición dimensional de alta precisión, han surgido lentes ultratelecéntricas que se han convertido en componentes ópticos importantes en los sistemas de visión artificial de alta gama.
En comparación con las lentes industriales ordinarias,El diseño estructural de las lentes súper telecéntricas utiliza una apertura clara más grande y una combinación de lentes más compleja, por lo que el tamaño total es relativamente grande. Sin embargo, este diseño no se trata simplemente de volumen, sino de lograr una menor distorsión, un aumento constante más estable y un campo de visión efectivo más amplio, asegurando la precisión y consistencia de los resultados de las mediciones de naturaleza óptica.
En aplicaciones prácticas, las lentes ultratelecéntricas pueden eliminar eficazmente los errores de perspectiva. Incluso si la posición del objeto medido cambia dentro de un cierto rango de altura, el tamaño de la imagen no cambiará significativamente. Esta característica hace que funcione particularmente bien en escenarios como medición de piezas de trabajo de gran tamaño, inspección de tamaño de componentes de precisión e inspección simultánea de múltiples objetivos.
En la actualidad, las lentes súper telecéntricas se han utilizado ampliamente en la inspección de embalajes de semiconductores, la inspección de placas electrónicas completas 3C, la medición de hardware de precisión, la inspección de baterías y piezas polares de nueva energía y otros campos. Con un rendimiento de imagen estable y una repetibilidad de medición extremadamente alta, las lentes ultratelecéntricas proporcionan una base de datos confiable para los sistemas de visión artificial.
Diseño y comparación de lentes telecéntricas.
Desde la perspectiva de la estructura óptica, las lentes industriales se pueden dividir en lentes no telecéntricas y lentes telecéntricas. Entre ellos, las lentes telecéntricas se dividen en lentes telecéntricas del lado del objeto, lentes telecéntricas del lado de la imagen y lentes bitelecéntricas según diferentes características de trayectoria óptica. Cada uno de los tres tiene sus propias características en términos de precisión de imágenes y escenarios de aplicación.
En un sistema óptico, la imagen del diafragma de apertura en el espacio del objeto se llama pupila de entrada y la imagen en el espacio de imágenes se llama pupila de salida. La pupila de entrada, el diafragma de apertura y la pupila de salida están en una relación conjugada entre sí. La luz que pasa por el centro del diafragma se llama rayo principal. Pasa por el centro de la pupila de entrada y de la pupila de salida al mismo tiempo, lo que representa la dirección central del haz de imágenes.
En el diseño óptico telecéntrico, el rayo principal permanece paralelo al eje óptico en el lado del objeto o de la imagen, eliminando así efectivamente el efecto de perspectiva. Ésta es la clave para distinguir las lentes telecéntricas de las lentes industriales comunes.
Con la mejora continua de los requisitos de precisión y eficiencia para la inspección industrial, las lentes ultratelecéntricas se están convirtiendo gradualmente en la configuración óptica central de las soluciones de inspección visual de alta gama, proporcionando un soporte técnico más sólido para la fabricación inteligente y la producción automatizada.
Diseño de lente telecéntrica
Diseño de alta telecentricidad
Los sistemas ópticos telecéntricos se utilizan ampliamente en el campo de la medición visual de alta precisión y sus niveles de telecentricidad determinan directamente la consistencia de la ampliación de la imagen en diferentes profundidades de campo. Durante el proceso de diseño, controlamos el índice de telecentricidad en un nivel de 0,01%, asegurando efectivamente que la diferencia en el aumento de imagen de la lente en diferentes posiciones de profundidad dentro del rango de profundidad de campo sea insignificante, mejorando así significativamente la estabilidad y confiabilidad de los resultados de la medición. Este diseño proporciona un fuerte soporte para la aplicación de lentes bitelecéntricas en medición de profundidad de alta precisión, ampliando aún más su espacio de aplicación en el campo de la medición visual de precisión.
El diseño del camino óptico refractivo
está limitado por la estructura del camino óptico. Las lentes telecéntricas tradicionales suelen ser de gran tamaño y forma cilíndrica, lo que trae ciertas dificultades a la instalación y fijación de equipos, especialmente en líneas de producción automatizadas con espacio limitado. Para abordar este problema, adoptamos de manera innovadora una estructura de trayectoria óptica refractiva. A través de múltiples transiciones de trayectoria óptica, reducimos significativamente el tamaño total de la lente y al mismo tiempo garantizamos el rendimiento de la imagen, reduciendo la longitud total de la lente a más de la mitad. Al mismo tiempo, combinado con métodos de instalación y posicionamiento más convenientes, la adaptabilidad de las lentes telecéntricas en líneas de producción automatizadas mejora efectivamente, lo que permite que los productos bit-telecéntricos se integren más estrechamente en escenarios de producción reales.
Diseño estructural de la trayectoria óptica de centrado
Las lentes telecéntricas tradicionales utilizan principalmente una estructura de anillo roscado, que se compone de mecanismos de múltiples segmentos. Aunque es fácil de producir y ensamblar, puede afectar fácilmente la coaxialidad general de la lente, afectando así la calidad de la imagen. Para lograr un equilibrio entre la eficiencia del ensamblaje y el rendimiento de la imagen, introdujimos una estructura de trayectoria óptica de centrado durante la etapa de diseño del producto, asegurando la consistencia de la coaxialidad entre cada componente estructural a través del mecanismo de centrado y optimizando el proceso de ensamblaje. Este diseño mejora eficazmente la calidad de las imágenes de las lentes y la consistencia del producto, y proporciona una garantía confiable de estabilidad de la calidad y tasa de rendimiento en la producción en masa.
Cómo elegir lentes industriales
En aplicaciones de medición de visión de precisión, las lentes industriales comunes a menudo enfrentan ciertas limitaciones en el uso real, que se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:
Cuando el objeto medido se encuentra en diferentes planos de medición, es difícil mantener una ampliación de imagen consistente;
La distorsión de la lente es relativamente grande y afecta la precisión de la medición dimensional;
Existe un fenómeno de paralaje obvio, es decir, los cambios en la distancia del objeto provocarán cambios en la ampliación de la imagen;
La resolución de la lente es limitada y difícil de satisfacer las necesidades de detección de alta precisión;
Afectada por las características geométricas de la fuente de luz visual, existe una cierta incertidumbre en la posición del borde de la imagen.
Para abordar los problemas anteriores, las lentes telecéntricas pueden lograr mejoras efectivas a través de sus estructuras ópticas únicas. Dado que los rayos principales de imágenes son aproximadamente paralelos, la lente telecéntrica puede mantener un aumento estable y consistente dentro de un rango de distancia de trabajo específico, lo que reduce significativamente los errores de medición causados por los cambios de altura y elimina fundamentalmente los efectos de la perspectiva y el paralaje en los resultados de interpretación.
Al mismo tiempo, las lentes telecéntricas suelen tener una mejor calidad de imagen y un menor rendimiento de distorsión. Cuando se utilizan con sensores de alta resolución y software de medición, pueden lograr mediciones dimensionales precisas con alta repetibilidad y consistencia. Debido a esto, las lentes telecéntricas se han convertido en componentes ópticos importantes en escenarios de aplicación como medición de alta precisión e inspección metrológica, y se usan ampliamente en sistemas de visión artificial que requieren alta precisión y estabilidad de medición.
Habilidades de selección de lentes y casos de aplicación.
Un dicho común es: la visión artificial consiste esencialmente en utilizar máquinas para reemplazar los ojos humanos para medir y juzgar. Un sistema completo de visión artificial suele estar formado por cámaras industriales, lentes, fuentes de luz, sistemas de procesamiento de imágenes y actuadores. Entre ellos, las lentes industriales son un puente clave que conecta el mundo físico y los datos de imágenes. Si su selección es razonable afecta directamente la calidad de las imágenes del sistema y la precisión de la detección, y es un vínculo fundamental que no se puede ignorar en el diseño del sistema visual.
En los sistemas de visión artificial, la calidad de la imagen es la base de todo análisis y juicio, y la lente es el factor clave que determina la claridad de la imagen, el control de la distorsión y el rango del campo de visión. Una lente adecuada puede restaurar con precisión el tamaño real y las características detalladas del objeto que se está midiendo, y proporcionar una entrada de datos estable y confiable para el algoritmo de fondo; por el contrario, si la lente se selecciona incorrectamente, pueden ocurrir problemas como resolución insuficiente, distorsión excesiva y profundidad de campo no coincidente, lo que no solo aumentará la dificultad del procesamiento de imágenes, sino que también afectará directamente la precisión y consistencia de los resultados de la detección. Por lo tanto, la selección científica y razonable de lentes en la etapa inicial del diseño del sistema es un requisito previo importante para garantizar el rendimiento del sistema de visión artificial.
Con la aplicación generalizada de la tecnología de visión artificial en la fabricación electrónica, la industria automotriz, el embalaje y la impresión, el procesamiento de alimentos, las pruebas médicas y otras industrias, los requisitos para lentes en diferentes escenarios son cada vez más diversos. Existen diferencias significativas en el tamaño, la estructura, los requisitos de precisión y el espacio de instalación de los objetos que se miden. Esto hace que la selección de lentes ya no sea una simple coincidencia de parámetros, sino que requiera una evaluación integral basada en aplicaciones específicas. A continuación, comenzaremos con los tipos de lentes comunes y sus características, combinados con casos de aplicaciones reales, para explorar más a fondo las ideas clave y los métodos prácticos de selección de lentes industriales.
En resumen,Una selección razonable de lentes industriales es la base para un funcionamiento estable y una detección de alta precisión de los sistemas de visión artificial. Las lentes telecéntricas, con su estructura óptica y características de imagen únicas, muestran ventajas irremplazables en el campo de la medición de precisión y la detección de alta consistencia. Desde diseños centrales como alta telecentricidad y trayectorias ópticas centradas hasta verificación de pruebas de medición e imágenes realizadas en condiciones de trabajo reales, las lentes telecéntricas no solo tienen ventajas técnicas en teoría, sino que también muestran un rendimiento de medición estable y confiable en aplicaciones prácticas. Con la mejora continua de los requisitos de precisión, eficiencia y coherencia de la inspección industrial, las lentes telecéntricas se están convirtiendo gradualmente en una parte importante de los sistemas de visión artificial de alta gama, proporcionando una protección óptica más sólida para la fabricación inteligente y la producción automatizada.
