Jak dobrać parametry obiektywów telecentrycznych?

W miarę pogłębiania się zastosowania widzenia maszynowego w precyzyjnych pomiarach, kontroli wymiarów i kontroli o wysokiej spójności, soczewki telecentryczne stopniowo stają się podstawowymi elementami optycznymi w wysokiej klasy systemach kontroli wizualnej ze względu na ich zalety w postaci niskiego zniekształcenia, stałego powiększenia i eliminacji błędów perspektywy. Jednak w obliczu różnych typów i konfiguracji parametrów obiektywów telecentrycznych, naukowy dobór w oparciu o rzeczywiste potrzeby stał się dla wielu użytkowników kluczową kwestią.

Rodzaje i pomysły na dobór obiektywów telecentrycznych

Z definicji telecentryczności soczewki telecentryczne dzielą się głównie na trzy kategorie: soczewki telecentryczne po stronie obiektu, soczewki telecentryczne po stronie obrazu i soczewki bi-telecentryczne. Wśród nich telecentryczność po stronie obiektu i telecentryczność po stronie obrazu odpowiadają odpowiednio źrenicy wejściowej i źrenicy wyjściowej w nieskończoności, podczas gdy soczewka bi-telecentryczna ma cechy telecentryczności zarówno po stronie obiektu, jak i po stronie obrazu i jest najczęściej stosowana w scenariuszach pomiarów o wysokiej precyzji.

W związku z tym,Istota doboru obiektywu telecentrycznego polega na: wyjaśnieniu wymagań aplikacji i dokładnym dopasowaniu wymagań do typu i parametrów obiektywu, a nie po prostu na dążeniu do samej „telecentryczności”.

Kiedy warto wybrać obiektyw telecentryczny?

Bazując na zasadzie optyki telecentrycznej i jej zaletach w praktycznych zastosowaniach, soczewki telecentryczne są często lepszym wyborem, gdy wykrywany obiekt lub warunki detekcji spełniają następujące warunki:

Mierzony obiekt ma określoną grubość i musi wykryć wymiary wysokości lub grubości;

Mierzony cel nie znajduje się na tej samej płaszczyźnie pomiaru;

Nie ma pewności co do odległości roboczej obiektu od obiektywu;

Konieczność wykrywania celów z otworami lub oczywistymi strukturami trójwymiarowymi;

Wysokie wymagania dotyczące zniekształceń obrazu i spójności jasności;

Wady można zidentyfikować w sposób stabilny jedynie w warunkach oświetlenia równoległego.

W powyższym scenariuszu zwykłe soczewki przemysłowe są podatne na wprowadzanie błędów pomiarowych na skutek efektów perspektywy i zmian powiększenia, natomiast soczewki telecentryczne mogą skutecznie eliminować te efekty.

Analiza kluczowych parametrów doboru obiektywu telecentrycznego

Gdy stanie się jasne, że musisz użyć obiektywu telecentrycznego, musisz skupić się na następujących podstawowych parametrach, aby zapewnić wysokie dopasowanie obiektywu, aparatu i scenariusza zastosowania.

1. Rozmiar obiektu (zakres pola widzenia)
Rozmiar obiektu określa zasięg fotografowania, jaki może pokryć obiektyw i powinien być rozsądnie dobrany w oparciu o rzeczywisty rozmiar mierzonego obiektu.

2. Rozmiar kwadratu obrazu (wielkość powierzchni docelowej kamery)
Rozmiar kwadratu obrazu musi odpowiadać rozmiarowi chipa CCD/CMOS kamery. Im większa powierzchnia obrazu obiektywu telecentrycznego, tym zwykle jest on droższy; jeśli powierzchnia obrazu obiektywu jest większa niż przekątna chipa, spowoduje to stratę kosztów; jeśli jest mniejsza niż przekątna chipa, mogą wystąpić problemy z winietowaniem lub czarnymi narożnikami.

3. Odległość robocza
to odległość pomiędzy przednim końcem obiektywu a mierzonym obiektem. Parametr ten wpływa bezpośrednio na strukturę instalacji systemu i ogólny układ.

4. Rozdzielczość i rozmiar piksela
Rozdzielczość obiektywu musi spełniać wymagania dotyczące rozmiaru piksela aparatu. W przeciwnym razie, nawet jeśli rozdzielczość kamery będzie wysoka, nie będzie możliwe uzyskanie rzeczywistych i skutecznych szczegółowych informacji.

5. Wymagania dotyczące głębi ostrości
Głębia ostrości obiektywu telecentrycznego jest ściśle powiązana z powiększeniem. Im większe powiększenie, tym mniejsza głębia ostrości. Przy wyborze należy zachować rozsądną równowagę pomiędzy dokładnością pomiaru a dostępną głębią ostrości.

6. Typ interfejsu
W soczewkach telecentrycznych zwykle stosuje się standardowe interfejsy przemysłowe, takie jak mocowanie C, mocowanie F, M42, M58 itp. Typ interfejsu określa nie tylko fizyczną metodę połączenia, ale obejmuje także standardowe dopasowanie odległości kołnierza. Ogólnie rzecz biorąc, kamery z powierzchnią docelową o wielkości 1,2 cala i mniejszą wykorzystują najczęściej mocowanie C.

7. Powiększenie
Powiększenie optyczne można obliczyć na podstawie „rozmiaru chipa/rzeczywistego rozmiaru pola widzenia”. W zależności od wielkości mierzonego obiektu i wymaganej rozdzielczości wybierz odpowiednią kombinację obiektywu i kamery, aby określić rozsądne powiększenie. Jednocześnie należy zwrócić uwagę na wpływ zmian powiększenia na głębię ostrości.

8. Możliwość kontroli zniekształceń
Wysokiej jakości soczewki telecentryczne zwykle kontrolują zniekształcenia poniżej 0,1% dzięki rygorystycznym procesom projektowania optycznego i produkcji, a nawet umożliwiają obrazowanie prawie pozbawione zniekształceń, zapewniając niezawodną gwarancję wysokiej precyzji pomiarów.

Scenariusz zastosowania: obiektyw telecentryczny

Dzięki stabilnym i dokładnym możliwościom obrazowania soczewki telecentryczne odgrywają ważną rolę w wielu zaawansowanych branżach:

Precyzyjne pomiary wymiarowe,
np. części telefonów komórkowych, precyzyjnych łożysk i pomiaru odstępu między stykami złącza, opierają się na obrazowaniu o niskim poziomie zniekształceń i braku paralaksy.

Wykrywanie defektów powierzchni
Wadliwe piksele ekranu LCD, zarysowania szkła i wżery na powierzchni metalu opierają się na wysokiej rozdzielczości i równomiernym oświetleniu.

Zautomatyzowane pozycjonowanie i prowadzenie
robotów do chwytania wiórów i pozycjonowania łat SMT wymaga wyjątkowo dużej głębi ostrości i stabilności obrazowania.

Wyrównywanie płytek do produkcji półprzewodników i elektroniki
, kontrola kulek lutowniczych BGA i kontrola jakości płytek PCB przez otwory często wymagają dużego powiększenia i możliwości obrazowania w bliskiej podczerwieni.

Zastosowania takie jak badania biomedyczne i naukowe,
analiza mikroprzepływowa chipów i sortowanie pigułek opierają się na dokładnym obrazowaniu bez zniekształceń perspektywy.

Sugestie dotyczące wyboru i użycia

Aby zapewnić najlepsze działanie soczewek telecentrycznych w praktycznych zastosowaniach, zaleca się zwrócenie uwagi na następujące punkty:

Wyjaśnij podstawowe wymagania,
w tym rozmiar pola widzenia, granicę odległości roboczej, dokładność wykrywania (rozdzielczość/zniekształcenie) i roboczą długość fali.

Dopasuj czujnik kamery
i potwierdź maksymalne pole widzenia obiektu odpowiadające różnym rozmiarom powierzchni docelowej (np. 1,5 cala, 28,2 mm, 32,6 mm) zgodnie z tabelą danych obiektywu, aby zapewnić całkowite pokrycie chipa kamery.

Interfejs i akcesoria montażowe
: Wybierz wersję F lub M42 w zależności od interfejsu kamery i dopasuj standardowy wspornik montażowy d, aby poprawić stabilność systemu.

Połączenie oświetlenia i przysłony
optymalizuje głębię ostrości i jasność dzięki zmiennej przysłonie, a w połączeniu z telecentrycznym źródłem światła lub równoległym podświetleniem jeszcze bardziej poprawia spójność obrazu.

Środki ostrożności przy zastosowaniach w podczerwieni
Jeżeli pracujesz w paśmie 800–900 nm, powinieneś dostosować odległość roboczą zgodnie z uwagami, a następnie ponownie ustawić ostrość i skalibrować.

Wybór obiektywów telecentrycznych nie jest prostym dopasowaniem parametrów, ale wymaga wszechstronnego uwzględnienia różnych czynników, takich jak charakterystyka mierzonego obiektu, wymagania dotyczące dokładności detekcji, parametry kamery, struktura systemu oraz warunki optyczne i instalacyjne na miejscu.Zhixiang Vision wyposaży klientów w soczewki telecentryczne, skonfiguruje system zgodnie ze swoją zasadą działania, aby zbudować stabilne i precyzyjne rozwiązanie do kontroli wizyjnej maszyn. Kiedy Umożliwia to pełne wykorzystanie zalet soczewek telecentrycznych w precyzyjnych pomiarach i testowaniu konsystencji. Wraz z ciągłą poprawą wymagań dotyczących dokładności i wydajności w inspekcji przemysłowej, soczewki telecentryczne stopniowo stają się wyborem konfiguracyjnym w wysokiej klasy systemach widzenia maszynowego.