À medida que a fabricação industrial se desenvolve em direção à alta precisão e alta consistência, os problemas de erro de perspectiva e mudança de ampliação das lentes não telecêntricas tradicionais em grandes campos de visão e cenários de medição de alta precisão surgiram gradualmente. Para atender às necessidades de aplicação de peças grandes, inspeção de placas inteiras e medição dimensional de alta precisão, lentes ultratelecêntricas surgiram e se tornaram componentes ópticos importantes em sistemas de visão de máquina de última geração.
Comparado com lentes industriais comuns,O design estrutural das lentes super telecêntricas usa uma abertura transparente maior e uma combinação de lentes mais complexa, de modo que o tamanho geral é relativamente grande. No entanto, este design não se trata apenas de volume, mas de alcançar menor distorção, ampliação constante mais estável e um campo de visão efetivo maior, garantindo a precisão e a consistência dos resultados de medição de natureza óptica.
Em aplicações práticas, as lentes ultratelecêntricas podem eliminar efetivamente erros de perspectiva. Mesmo que a posição do objeto medido mude dentro de uma determinada faixa de altura, o tamanho da imagem não mudará significativamente. Esse recurso faz com que ele tenha um desempenho particularmente bom em cenários como medição de peças de grande porte, inspeção precisa de tamanho de componente e inspeção simultânea de vários alvos.
Atualmente, lentes super telecêntricas têm sido amplamente utilizadas na inspeção de embalagens de semicondutores, inspeção eletrônica de placas inteiras 3C, medição de hardware de precisão, inspeção de baterias de energia nova e peças polares e outros campos. Com desempenho de imagem estável e repetibilidade de medição extremamente alta, as lentes ultratelecêntricas fornecem uma base de dados confiável para sistemas de visão mecânica.
Projeto e comparação de lentes telecêntricas
Do ponto de vista da estrutura óptica, as lentes industriais podem ser divididas em lentes não telecêntricas e lentes telecêntricas. Entre elas, as lentes telecêntricas são divididas em lentes telecêntricas do lado do objeto, lentes telecêntricas do lado da imagem e lentes bi-telecêntricas com base em diferentes características do caminho óptico. Cada um dos três possui características próprias em termos de precisão de imagem e cenários de aplicação.
Em um sistema óptico, a imagem do diafragma de abertura no espaço do objeto é chamada de pupila de entrada, e a imagem no espaço da imagem é chamada de pupila de saída. A pupila de entrada, o diafragma de abertura e a pupila de saída estão em uma relação conjugada entre si. A luz que passa pelo centro do batente da abertura é chamada de raio principal. Ele passa pelo centro da pupila de entrada e pela pupila de saída ao mesmo tempo, representando a direção central do feixe de imagem.
No design óptico telecêntrico, o raio principal permanece paralelo ao eixo óptico no lado do objeto ou no lado da imagem, eliminando assim efetivamente o efeito de perspectiva. Esta é a chave para distinguir as lentes telecêntricas das lentes industriais comuns.
Com a melhoria contínua dos requisitos de precisão e eficiência para inspeção industrial, as lentes ultratelecêntricas estão gradualmente se tornando a configuração óptica central em soluções de inspeção visual de ponta, fornecendo suporte técnico mais sólido para fabricação inteligente e produção automatizada.
Design de lente telecêntrica
Design de alta telecentricidade
Os sistemas ópticos telecêntricos são amplamente utilizados no campo de medição visual de alta precisão e seus níveis de telecentricidade determinam diretamente a consistência da ampliação da imagem em diferentes profundidades de campo. Durante o processo de design, controlamos o índice de telecentricidade no nível de 0,01%, garantindo efetivamente que a diferença na ampliação da imagem da lente em diferentes posições de profundidade dentro da faixa de profundidade de campo seja insignificante, melhorando significativamente a estabilidade e a confiabilidade dos resultados de medição. Este design fornece forte suporte para a aplicação de lentes bitelecêntricas em medição de profundidade de alta precisão, expandindo ainda mais seu espaço de aplicação no campo de medição visual de precisão.
O projeto do caminho óptico refrativo
é limitado pela estrutura do caminho óptico. As lentes telecêntricas tradicionais costumam ser de tamanho grande e formato cilíndrico, o que traz certas dificuldades à instalação e fixação dos equipamentos, principalmente em linhas de produção automatizadas e com espaço limitado. Para resolver este problema, adotamos de forma inovadora uma estrutura de caminho óptico refrativo. Através de múltiplas transições de caminho óptico, reduzimos significativamente o tamanho geral da lente, garantindo ao mesmo tempo o desempenho da imagem, reduzindo o comprimento total da lente em mais da metade. Ao mesmo tempo, combinada com métodos de instalação e posicionamento mais convenientes, a adaptabilidade das lentes telecêntricas em linhas de produção automatizadas é efetivamente melhorada, permitindo que produtos bi-telecêntricos sejam mais integrados em cenários de produção reais.
Design estrutural do caminho óptico de centralização
As lentes telecêntricas tradicionais usam principalmente uma estrutura de anel roscado, que é composta por mecanismos multissegmentados. Embora seja fácil de produzir e montar, pode facilmente afetar a coaxialidade geral da lente, afetando assim a qualidade da imagem. Para encontrar um equilíbrio entre a eficiência da montagem e o desempenho da imagem, introduzimos uma estrutura de caminho óptico de centralização durante a fase de design do produto, garantindo a consistência da coaxialidade entre cada componente estrutural através do mecanismo de centralização e otimizando o processo de montagem. Este design melhora efetivamente a qualidade da imagem da lente e a consistência do produto, além de fornecer garantia confiável de estabilidade de qualidade e taxa de rendimento na produção em massa.
Como escolher lentes industriais
Em aplicações de medição de visão de precisão, as lentes industriais comuns frequentemente enfrentam certas limitações no uso real, que se refletem principalmente nos seguintes aspectos:
Quando o objeto medido está em planos de medição diferentes, é difícil manter uma ampliação consistente da imagem;
A distorção da lente é relativamente grande, afetando a precisão da medição dimensional;
Existe um fenômeno de paralaxe óbvio, ou seja, alterações na distância do objeto causarão alterações na ampliação da imagem;
A resolução da lente é limitada e difícil de atender às necessidades de detecção de alta precisão;
Afetada pelas características geométricas da fonte de luz visual, existe uma certa incerteza na posição da borda da imagem.
Para resolver os problemas acima, as lentes telecêntricas podem alcançar melhorias eficazes através das suas estruturas ópticas únicas. Como os raios principais da imagem são aproximadamente paralelos, a lente telecêntrica pode manter uma ampliação estável e consistente dentro de uma faixa específica de distância de trabalho, reduzindo significativamente os erros de medição causados por mudanças de altura e eliminando fundamentalmente os efeitos de perspectiva e paralaxe nos resultados de interpretação.
Ao mesmo tempo, as lentes telecêntricas geralmente apresentam melhor qualidade de imagem e menor desempenho de distorção. Quando usados com sensores de alta resolução e software de medição, eles podem obter medições dimensionais precisas com alta repetibilidade e consistência. Por causa disso, as lentes telecêntricas tornaram-se componentes ópticos importantes em cenários de aplicação, como medição de alta precisão e inspeção metrológica, e são amplamente utilizadas em sistemas de visão artificial que exigem alta precisão e estabilidade de medição.
Habilidades de seleção de lentes e casos de aplicação
Um ditado comum é: A visão mecânica consiste essencialmente em usar máquinas para substituir os olhos humanos para medição e julgamento. Um sistema completo de visão mecânica geralmente consiste em câmeras industriais, lentes, fontes de luz, sistemas de processamento de imagem e atuadores. Entre elas, as lentes industriais são uma ponte fundamental que conecta o mundo físico e os dados de imagem. O fato de sua seleção ser razoável afeta diretamente a qualidade da imagem do sistema e a precisão da detecção, e é um elo central que não pode ser ignorado no projeto visual do sistema.
Em sistemas de visão mecânica, a qualidade da imagem é a base de todas as análises e julgamentos, e a lente é o fator chave que determina a clareza da imagem, o controle de distorção e o alcance do campo de visão. Uma lente adequada pode restaurar com precisão o tamanho real e as características detalhadas do objeto que está sendo medido e fornecer entrada de dados estável e confiável para o algoritmo de back-end; inversamente, se a lente for selecionada incorretamente, podem ocorrer problemas como resolução insuficiente, distorção excessiva e profundidade de campo incompatível, o que não só aumentará a dificuldade de processamento da imagem, mas também afetará diretamente a precisão e consistência dos resultados de detecção. Portanto, a seleção científica e razoável de lentes no estágio inicial do projeto do sistema é um pré-requisito importante para garantir o desempenho do sistema de visão artificial.
Com a ampla aplicação da tecnologia de visão mecânica na fabricação de eletrônicos, indústria automotiva, embalagem e impressão, processamento de alimentos, testes médicos e outras indústrias, os requisitos para lentes em diferentes cenários estão se tornando cada vez mais diversos. Existem diferenças significativas no tamanho, estrutura, requisitos de precisão e espaço de instalação dos objetos que estão sendo medidos. Isto faz com que a seleção de lentes não seja mais uma simples correspondência de parâmetros, mas exija uma avaliação abrangente com base em aplicações específicas. A seguir, começaremos com os tipos de lentes comuns e suas características, combinados com casos de aplicação reais, para explorar ainda mais as ideias-chave e os métodos práticos de seleção de lentes industriais.
Resumindo,A seleção razoável de lentes industriais é a base para operação estável e detecção de alta precisão de sistemas de visão artificial. Lentes telecêntricas, com sua estrutura óptica e características de imagem exclusivas, apresentam vantagens insubstituíveis no campo de medição de precisão e detecção de alta consistência. Desde projetos básicos, como alta telecentricidade e caminhos ópticos centralizados, até verificação de imagens e testes de medição realizados em condições reais de trabalho, as lentes telecêntricas não apenas apresentam vantagens técnicas em teoria, mas também apresentam desempenho de medição estável e confiável em aplicações práticas. Com a melhoria contínua dos requisitos de inspeção industrial para precisão, eficiência e consistência, as lentes telecêntricas estão gradualmente se tornando uma parte importante dos sistemas de visão industrial de ponta, fornecendo proteção óptica mais sólida para fabricação inteligente e produção automatizada.
