À mesure que la fabrication industrielle évolue vers une haute précision et une grande cohérence, les problèmes d'erreur de perspective et de changement de grossissement des objectifs non télécentriques traditionnels dans un grand champ de vision et des scénarios de mesure de haute précision sont progressivement apparus. Afin de répondre aux besoins d'application de grandes pièces, d'inspection de planches entières et de mesure dimensionnelle de haute précision, des lentilles ultra-télécentriques sont apparues et sont devenues des composants optiques importants dans les systèmes de vision industrielle haut de gamme.
Par rapport aux lentilles industrielles ordinaires,La conception structurelle des objectifs super télécentriques utilise une ouverture claire plus grande et une combinaison de lentilles plus complexe, de sorte que la taille globale est relativement grande. Cependant, cette conception ne concerne pas simplement le volume, mais vise à obtenir une distorsion plus faible, un grossissement constant plus stable et un champ de vision efficace plus large, garantissant ainsi la précision et la cohérence des résultats de mesure de nature optique.
Dans les applications pratiques, les objectifs ultra-télécentriques peuvent éliminer efficacement les erreurs de perspective. Même si la position de l'objet mesuré change dans une certaine plage de hauteur, la taille de son image ne changera pas de manière significative. Cette fonctionnalité le rend particulièrement performant dans des scénarios tels que la mesure de pièces de grande taille, l'inspection précise de la taille des composants et l'inspection simultanée multi-cibles.
À l'heure actuelle, les lentilles super télécentriques ont été largement utilisées dans l'inspection des emballages de semi-conducteurs, l'inspection électronique de cartes entières 3C, la mesure de matériel de précision, l'inspection de nouvelles batteries à énergie et de pièces polaires et d'autres domaines. Avec des performances d'imagerie stables et une répétabilité de mesure extrêmement élevée, les objectifs ultra-télécentriques fournissent une base de données fiable pour les systèmes de vision industrielle.
Conception et comparaison d'objectifs télécentriques
Du point de vue de la structure optique, les lentilles industrielles peuvent être divisées en lentilles non télécentriques et lentilles télécentriques. Parmi eux, les objectifs télécentriques sont divisés en objectifs télécentriques côté objet, objectifs télécentriques côté image et objectifs bi-télécentriques en fonction de différentes caractéristiques du trajet optique. Chacun des trois possède ses propres caractéristiques en termes de précision d’imagerie et de scénarios d’application.
Dans un système optique, l'image du diaphragme d'ouverture dans l'espace objet est appelée pupille d'entrée et l'image dans l'espace image est appelée pupille de sortie. La pupille d'entrée, le diaphragme d'ouverture et la pupille de sortie sont dans une relation conjuguée les unes avec les autres. La lumière passant par le centre du diaphragme est appelée le rayon principal. Il traverse simultanément le centre de la pupille d’entrée et de la pupille de sortie, représentant la direction centrale du faisceau d’imagerie.
Dans la conception optique télécentrique, le rayon principal reste parallèle à l'axe optique du côté objet ou côté image, éliminant ainsi efficacement l'effet de perspective. C’est la clé pour distinguer les objectifs télécentriques des objectifs industriels ordinaires.
Avec l'amélioration continue des exigences de précision et d'efficacité pour l'inspection industrielle, les lentilles ultra-télécentriques deviennent progressivement la configuration optique de base des solutions d'inspection visuelle haut de gamme, fournissant un support technique plus solide pour la fabrication intelligente et la production automatisée.
Conception d'objectif télécentrique
Conception à haute télécentricité
Les systèmes optiques télécentriques sont largement utilisés dans le domaine de la mesure visuelle de haute précision, et leurs niveaux de télécentricité déterminent directement la cohérence du grossissement de l'image à différentes profondeurs de champ. Au cours du processus de conception, nous avons contrôlé l'indice de télécentricité au niveau de 0,01 %, garantissant ainsi que la différence de grossissement d'imagerie de l'objectif à différentes positions de profondeur dans la plage de profondeur de champ est négligeable, améliorant ainsi considérablement la stabilité et la fiabilité des résultats de mesure. Cette conception offre un support solide pour l'application d'objectifs bi-télécentriques dans la mesure de profondeur de haute précision, élargissant ainsi son espace d'application dans le domaine de la mesure visuelle de précision.
La conception du chemin optique réfractif
est limitée par la structure du chemin optique. Les objectifs télécentriques traditionnels sont généralement de grande taille et de forme cylindrique, ce qui entraîne certaines difficultés lors de l'installation et de la fixation des équipements, en particulier dans les lignes de production automatisées à espace limité. Pour résoudre ce problème, nous avons adopté de manière innovante une structure de chemin optique réfractif. Grâce à plusieurs transitions de chemin optique, nous avons considérablement réduit la taille globale de l'objectif tout en garantissant les performances d'imagerie, réduisant la longueur totale de l'objectif de plus de moitié. Dans le même temps, combinée à des méthodes d'installation et de positionnement plus pratiques, l'adaptabilité des objectifs télécentriques dans les lignes de production automatisées est efficacement améliorée, permettant aux produits bi-télécentriques d'être plus étroitement intégrés dans les scénarios de production réels.
Conception structurelle du chemin optique de centrage
Les objectifs télécentriques traditionnels utilisent principalement une structure en anneau fileté, composée de mécanismes multi-segments. Bien qu'il soit facile à produire et à assembler, il peut facilement affecter la coaxialité globale de l'objectif, affectant ainsi la qualité de l'image. Afin de trouver un équilibre entre l'efficacité de l'assemblage et les performances d'imagerie, nous avons introduit une structure de chemin optique de centrage pendant la phase de conception du produit, garantissant la cohérence de la coaxialité entre chaque composant structurel via le mécanisme de centrage et optimisant le processus d'assemblage. Cette conception améliore efficacement la qualité d’imagerie des lentilles et la cohérence du produit, et offre une garantie fiable de stabilité de la qualité et de taux de rendement dans la production de masse.
Comment choisir des verres industriels
Dans les applications de mesure de la vision de précision, les verres industriels ordinaires sont souvent confrontés à certaines limitations lors de leur utilisation réelle, qui se reflètent principalement dans les aspects suivants :
Lorsque l'objet mesuré se trouve dans différents plans de mesure, il est difficile de maintenir un grossissement d'imagerie cohérent ;
La distorsion de la lentille est relativement importante, affectant la précision des mesures dimensionnelles ;
Il existe un phénomène de parallaxe évident, c'est-à-dire que les changements dans la distance de l'objet entraîneront des changements dans le grossissement de l'imagerie ;
La résolution de l'objectif est limitée et difficile à répondre aux besoins de détection de haute précision ;
Affecté par les caractéristiques géométriques de la source de lumière visuelle, il existe une certaine incertitude quant à la position du bord de l'image.
Pour résoudre les problèmes ci-dessus, les objectifs télécentriques peuvent les améliorer efficacement grâce à leurs structures optiques uniques. Étant donné que les rayons principaux d'imagerie sont approximativement parallèles, l'objectif télécentrique peut maintenir un grossissement stable et cohérent dans une plage de distance de travail spécifique, réduisant considérablement les erreurs de mesure causées par les changements de hauteur et éliminant fondamentalement les effets de perspective et de parallaxe sur les résultats d'interprétation.
Dans le même temps, les objectifs télécentriques offrent généralement une meilleure qualité d’image et des performances de distorsion plus faibles. Lorsqu'ils sont utilisés avec des capteurs haute résolution et des logiciels de mesure, ils peuvent obtenir des mesures dimensionnelles précises avec une répétabilité et une cohérence élevées. Pour cette raison, les objectifs télécentriques sont devenus des composants optiques importants dans des scénarios d'application tels que les mesures de haute précision et l'inspection métrologique, et sont largement utilisés dans les systèmes de vision industrielle qui nécessitent une précision et une stabilité de mesure élevées.
Compétences en matière de sélection de lentilles et cas d'application
Un dicton courant est le suivant : la vision industrielle consiste essentiellement à utiliser des machines pour remplacer les yeux humains à des fins de mesure et de jugement. Un système complet de vision industrielle se compose généralement de caméras industrielles, d'objectifs, de sources lumineuses, de systèmes de traitement d'image et d'actionneurs. Parmi eux, les objectifs industriels constituent un pont clé reliant le monde physique et les données d’image. Le fait que leur sélection soit raisonnable affecte directement la qualité de l’imagerie du système et la précision de la détection, et constitue un lien essentiel qui ne peut être ignoré dans la conception du système visuel.
Dans les systèmes de vision industrielle, la qualité de l'image est la base de toute analyse et jugement, et l'objectif est le facteur clé qui détermine la clarté de l'image, le contrôle de la distorsion et la portée du champ de vision. Un objectif approprié peut restaurer avec précision la taille réelle et les caractéristiques détaillées de l'objet mesuré, et fournir une entrée de données stable et fiable pour l'algorithme principal ; à l'inverse, si l'objectif est mal sélectionné, des problèmes tels qu'une résolution insuffisante, une distorsion excessive et une profondeur de champ inadaptée peuvent survenir, ce qui augmentera non seulement la difficulté du traitement de l'image, mais affectera également directement la précision et la cohérence des résultats de détection. Par conséquent, une sélection scientifique et raisonnable des lentilles dès les premières étapes de la conception du système est une condition préalable importante pour garantir les performances du système de vision industrielle.
Avec l'application généralisée de la technologie de vision industrielle dans la fabrication électronique, l'industrie automobile, l'emballage et l'impression, la transformation des aliments, les tests médicaux et d'autres industries, les exigences en matière de lentilles dans différents scénarios deviennent de plus en plus diverses. Il existe des différences significatives dans la taille, la structure, les exigences de précision et l'espace d'installation des objets mesurés. Cela fait que la sélection des objectifs n'est plus une simple correspondance de paramètres, mais nécessite une évaluation complète basée sur des applications spécifiques. Ensuite, nous partirons des types de lentilles courants et de leurs caractéristiques, combinés à des cas d'application réels, pour explorer plus en détail les idées clés et les méthodes pratiques de sélection de lentilles industrielles.
En résumé,Une sélection raisonnable de lentilles industrielles constitue la base d’un fonctionnement stable et d’une détection de haute précision des systèmes de vision industrielle. Les objectifs télécentriques, avec leur structure optique et leurs caractéristiques d'imagerie uniques, présentent des avantages irremplaçables dans le domaine de la mesure de précision et de la détection à haute cohérence. Depuis les conceptions de base telles qu'une télécentricité élevée et les chemins optiques centrés jusqu'à la vérification des tests d'imagerie et de mesure effectués dans des conditions de travail réelles, les objectifs télécentriques présentent non seulement des avantages techniques en théorie, mais affichent également des performances de mesure stables et fiables dans des applications pratiques. Avec l'amélioration continue des exigences d'inspection industrielle en matière de précision, d'efficacité et de cohérence, les objectifs télécentriques deviennent progressivement un élément important des systèmes de vision industrielle haut de gamme, offrant une protection optique plus solide pour la fabrication intelligente et la production automatisée.
