Naarmate de industriële productie zich ontwikkelt in de richting van hoge precisie en hoge consistentie, zijn de problemen van perspectieffouten en vergrotingsveranderingen van traditionele niet-telecentrische lenzen in scenario's met een groot gezichtsveld en hoge precisie geleidelijk naar voren gekomen. Om te voldoen aan de toepassingsbehoeften van grote werkstukken, inspectie van hele platen en uiterst nauwkeurige maatmetingen, zijn ultratelecentrische lenzen op de markt gekomen die belangrijke optische componenten zijn geworden in hoogwaardige machine vision-systemen.
Vergeleken met gewone industriële lenzen,Het structurele ontwerp van supertelecentrische lenzen maakt gebruik van een groter helder diafragma en een complexere lenscombinatie, dus de totale totale omvang is relatief groot. Bij dit ontwerp gaat het echter niet alleen om het volume, maar om het bereiken van een lagere vervorming, een stabielere constante vergroting en een groter effectief gezichtsveld, waardoor de nauwkeurigheid en consistentie van de meetresultaten van optische aard wordt gegarandeerd.
In praktische toepassingen kunnen ultratelecentrische lenzen perspectieffouten effectief elimineren. Zelfs als de positie van het gemeten object binnen een bepaald hoogtebereik verandert, zal de beeldgrootte ervan niet significant veranderen. Deze functie zorgt ervoor dat het apparaat bijzonder goed presteert in scenario's zoals het meten van grote werkstukken, het nauwkeurig inspecteren van de componentgrootte en het gelijktijdig inspecteren van meerdere doelen.
Momenteel worden supertelecentrische lenzen op grote schaal gebruikt bij de inspectie van halfgeleiderverpakkingen, 3C elektronische inspectie van hele platen, precisiehardwaremetingen, inspectie van nieuwe energiebatterijen en poolstukken en andere gebieden. Met stabiele beeldprestaties en extreem hoge herhaalbaarheid van metingen bieden ultratelecentrische lenzen een betrouwbare gegevensbasis voor machine vision-systemen.
Ontwerp en vergelijking van telecentrische lenzen
Vanuit het perspectief van de optische structuur kunnen industriële lenzen worden onderverdeeld in niet-telecentrische lenzen en telecentrische lenzen. Onder hen zijn telecentrische lenzen onderverdeeld in telecentrische lenzen aan de objectzijde, telecentrische lenzen aan de beeldzijde en bi-telecentrische lenzen op basis van verschillende optische padkarakteristieken. Elk van de drie heeft zijn eigen kenmerken op het gebied van beeldnauwkeurigheid en toepassingsscenario's.
In een optisch systeem wordt het beeld van het diafragma in de objectruimte de ingangspupil genoemd, en het beeld in de beeldruimte de uitgangspupil. De intreepupil, het diafragma en de uittredepupil staan in een geconjugeerde relatie met elkaar. Het licht dat door het midden van de diafragmaopening gaat, wordt de hoofdstraal genoemd. Het gaat tegelijkertijd door het midden van de ingangspupil en de uitgangspupil, wat de centrale richting van de beeldbundel vertegenwoordigt.
Bij het telecentrische optische ontwerp blijft de hoofdstraal evenwijdig aan de optische as aan de objectzijde of beeldzijde, waardoor het perspectiefeffect effectief wordt geëlimineerd. Dit is de sleutel om telecentrische lenzen te onderscheiden van gewone industriële lenzen.
Met de voortdurende verbetering van de nauwkeurigheids- en efficiëntie-eisen voor industriële inspectie, worden ultratelecentrische lenzen geleidelijk de belangrijkste optische configuratie in hoogwaardige visuele inspectieoplossingen, waardoor meer solide technische ondersteuning wordt geboden voor intelligente productie en geautomatiseerde productie.
Telecentrisch lensontwerp
Ontwerp met hoge telecentriciteit
Telecentrische optische systemen worden veel gebruikt op het gebied van zeer nauwkeurige visuele metingen, en hun telecentriciteitsniveaus bepalen rechtstreeks de consistentie van de beeldvergroting op verschillende scherptediepten. Tijdens het ontwerpproces hebben we de telecentriciteitsindex op een niveau van 0,01% gecontroleerd, waardoor we er effectief voor hebben gezorgd dat het verschil in beeldvergroting van de lens op verschillende diepteposities binnen het scherptedieptebereik verwaarloosbaar is, waardoor de stabiliteit en betrouwbaarheid van de meetresultaten aanzienlijk zijn verbeterd. Dit ontwerp biedt krachtige ondersteuning voor de toepassing van bi-telecentrische lenzen bij zeer nauwkeurige dieptemetingen, waardoor de toepassingsruimte op het gebied van nauwkeurige visuele metingen verder wordt uitgebreid.
Het ontwerp van het refractieve optische pad
wordt beperkt door de optische padstructuur. Traditionele telecentrische lenzen zijn meestal groot van formaat en cilindrisch van vorm, wat bepaalde problemen met zich meebrengt bij de installatie en bevestiging van apparatuur, vooral in geautomatiseerde productielijnen met beperkte ruimte. Om dit probleem aan te pakken, hebben we op innovatieve wijze een refractieve optische padstructuur aangenomen. Door middel van meerdere optische padovergangen hebben we de totale grootte van de lens aanzienlijk verkleind en tegelijkertijd de beeldprestaties gewaarborgd, waardoor de totale lengte van de lens met meer dan de helft is verminderd. Tegelijkertijd wordt, in combinatie met handiger installatie- en positioneringsmethoden, het aanpassingsvermogen van telecentrische lenzen in geautomatiseerde productielijnen effectief verbeterd, waardoor bi-telecentrische producten nauwer kunnen worden geïntegreerd in daadwerkelijke productiescenario's.
Structureel ontwerp met centrerend optisch pad
Traditionele telecentrische lenzen maken meestal gebruik van een ringstructuur met schroefdraad, die is samengesteld uit mechanismen met meerdere segmenten. Hoewel het gemakkelijk te produceren en te assembleren is, kan het gemakkelijk de algehele coaxialiteit van de lens beïnvloeden, waardoor de beeldkwaliteit wordt beïnvloed. Om een evenwicht te vinden tussen assemblage-efficiëntie en beeldprestaties, hebben we tijdens de productontwerpfase een centrerende optische padstructuur geïntroduceerd, waardoor de coaxialiteitsconsistentie tussen elke structurele component via het centreermechanisme wordt gegarandeerd en het assemblageproces wordt geoptimaliseerd. Dit ontwerp verbetert effectief de beeldkwaliteit van de lens en de productconsistentie, en biedt een betrouwbare garantie voor kwaliteitsstabiliteit en opbrengst bij massaproductie.
Hoe industriële lenzen te kiezen
Bij toepassingen voor precisiezichtmetingen worden gewone industriële lenzen bij feitelijk gebruik vaak geconfronteerd met bepaalde beperkingen, die voornamelijk tot uiting komen in de volgende aspecten:
Wanneer het gemeten object zich in verschillende meetvlakken bevindt, is het moeilijk om een consistente beeldvergroting te behouden;
De lensvervorming is relatief groot, wat de dimensionale meetnauwkeurigheid beïnvloedt;
Er is een duidelijk parallaxfenomeen, dat wil zeggen dat veranderingen in de objectafstand veranderingen in de beeldvergroting zullen veroorzaken;
De lensresolutie is beperkt en moeilijk om te voldoen aan de behoeften van uiterst nauwkeurige detectie;
Beïnvloed door de geometrische kenmerken van de visuele lichtbron, bestaat er een zekere onzekerheid in de randpositie van het beeld.
Om de bovengenoemde problemen aan te pakken, kunnen telecentrische lenzen effectieve verbeteringen bereiken door hun unieke optische structuren. Omdat de hoofdstralen van de beeldvorming ongeveer evenwijdig zijn, kan de telecentrische lens een stabiele en consistente vergroting behouden binnen een specifiek werkafstandsbereik, waardoor meetfouten veroorzaakt door hoogteveranderingen aanzienlijk worden verminderd en de effecten van perspectief en parallax op interpretatieresultaten fundamenteel worden geëlimineerd.
Tegelijkertijd hebben telecentrische lenzen doorgaans een betere beeldkwaliteit en lagere vervormingsprestaties. Wanneer ze worden gebruikt met sensoren met hoge resolutie en meetsoftware, kunnen ze nauwkeurige dimensionale metingen bereiken met een hoge herhaalbaarheid en consistentie. Hierdoor zijn telecentrische lenzen belangrijke optische componenten geworden in toepassingsscenario's zoals uiterst nauwkeurige metingen en metrologische inspecties, en worden ze veel gebruikt in machine vision-systemen die een hoge meetnauwkeurigheid en stabiliteit vereisen.
Lensselectievaardigheden en toepassingsgevallen
Een veelgehoord gezegde luidt: Machinevisie gebruikt in essentie machines om menselijke ogen te vervangen voor metingen en oordelen. Een compleet machine vision-systeem bestaat meestal uit industriële camera's, lenzen, lichtbronnen, beeldverwerkingssystemen en actuatoren. Onder hen vormen industriële lenzen een belangrijke brug die de fysieke wereld en beeldgegevens met elkaar verbindt. Of hun selectie redelijk is, heeft rechtstreeks invloed op de beeldkwaliteit en detectienauwkeurigheid van het systeem, en is een kernlink die niet kan worden genegeerd bij het ontwerpen van visuele systemen.
In machine vision-systemen is beeldkwaliteit de basis van alle analyses en beoordelingen, en de lens is de sleutelfactor die de beeldhelderheid, vervormingsbeheersing en gezichtsveldbereik bepaalt. Een geschikte lens kan de ware grootte en gedetailleerde kenmerken van het te meten object nauwkeurig herstellen en stabiele en betrouwbare gegevensinvoer leveren voor het back-endalgoritme; Omgekeerd kunnen, als de lens onjuist is geselecteerd, problemen optreden zoals onvoldoende resolutie, overmatige vervorming en niet-overeenkomende scherptediepte, wat niet alleen de moeilijkheid van de beeldverwerking zal vergroten, maar ook rechtstreeks de nauwkeurigheid en consistentie van de detectieresultaten zal beïnvloeden. Daarom is wetenschappelijke en redelijke lensselectie in de vroege fase van het systeemontwerp een belangrijke voorwaarde voor het garanderen van de prestaties van het machine vision-systeem.
Met de wijdverbreide toepassing van machine vision-technologie in de elektronische productie, de auto-industrie, de verpakkings- en drukindustrie, de voedselverwerking, medische tests en andere industrieën, worden de vereisten voor lenzen in verschillende scenario's steeds diverser. Er zijn aanzienlijke verschillen in de grootte, structuur, nauwkeurigheidseisen en installatieruimte van de te meten objecten. Dit maakt dat lensselectie niet langer een eenvoudige parameterafstemming is, maar een uitgebreide evaluatie vereist op basis van specifieke toepassingen. Vervolgens gaan we uit van gangbare lenstypen en hun kenmerken, gecombineerd met daadwerkelijke toepassingsgevallen, om de belangrijkste ideeën en praktische methoden van industriële lensselectie verder te onderzoeken.
Samenvattend,Een redelijke keuze aan industriële lenzen vormt de basis voor een stabiele werking en uiterst nauwkeurige detectie van machine vision-systemen. Telecentrische lenzen, met hun unieke optische structuur en beeldkarakteristieken, vertonen onvervangbare voordelen op het gebied van precisiemetingen en detectie met hoge consistentie. Van kernontwerpen zoals hoge telecentriciteit en gecentreerde optische paden tot beeld- en meettestverificatie uitgevoerd onder werkelijke werkomstandigheden, telecentrische lenzen hebben niet alleen in theorie technische voordelen, maar laten ook stabiele en betrouwbare meetprestaties zien in praktische toepassingen. Met de voortdurende verbetering van de industriële inspectie-eisen voor nauwkeurigheid, efficiëntie en consistentie, worden telecentrische lenzen geleidelijk een belangrijk onderdeel van hoogwaardige machine vision-systemen, die een solidere optische bescherming bieden voor intelligente productie en geautomatiseerde productie.
