Pe măsură ce producția industrială se dezvoltă către o precizie ridicată și o consistență ridicată, problemele erorii de perspectivă și modificarea măririi lentilelor tradiționale netelecentrice în câmp vizual mare și scenarii de măsurare de înaltă precizie au apărut treptat. Pentru a satisface nevoile de aplicare a pieselor de prelucrat mari, inspecția întregii plăci și măsurarea dimensională de înaltă precizie, lentilele ultra-telecentrice au apărut și au devenit componente optice importante în sistemele de viziune artificială de ultimă generație.
În comparație cu lentilele industriale obișnuite,Designul structural al lentilelor super telecentrice folosește o deschidere clară mai mare și o combinație de lentile mai complexă, astfel încât dimensiunea totală este relativ mare. Cu toate acestea, acest design nu este doar despre volum, ci despre obținerea unei distorsiuni mai mici, a unei măriri constante mai stabile și a unui câmp vizual eficient mai mare, asigurând acuratețea și consistența rezultatelor măsurătorilor de natură optică.
În aplicațiile practice, lentilele ultra-telecentrice pot elimina în mod eficient erorile de perspectivă. Chiar dacă poziția obiectului măsurat se modifică într-un anumit interval de înălțime, dimensiunea imaginii acestuia nu se va schimba semnificativ. Această caracteristică îl face să funcționeze deosebit de bine în scenarii precum măsurarea piesei de dimensiuni mari, inspecția de precizie a dimensiunii componentelor și inspecția simultană cu mai multe ținte.
În prezent, lentilele super telecentrice au fost utilizate pe scară largă în inspecția ambalajelor semiconductoarelor, inspecția electronică 3C a întregii plăci, măsurarea de precizie a hardware-ului, inspecția bateriei de energie nouă și a pieselor polare și în alte domenii. Cu o performanță stabilă a imaginii și o repetabilitate extrem de ridicată a măsurătorilor, lentilele ultra-telecentrice oferă o bază de date fiabilă pentru sistemele de viziune artificială.
Proiectarea și compararea lentilelor telecentrice
Din perspectiva structurii optice, lentilele industriale pot fi împărțite în lentile netelecentrice și lentile telecentrice. Printre acestea, lentilele telecentrice sunt împărțite în lentile telecentrice pe partea de obiect, lentile telecentrice pe partea de imagine și lentile bi-telecentrice bazate pe diferite caracteristici ale căii optice. Fiecare dintre cele trei are propriile caracteristici în ceea ce privește acuratețea imaginii și scenariile de aplicare.
Într-un sistem optic, imaginea diafragmei de deschidere din spațiul obiect se numește pupilă de intrare, iar imaginea din spațiul imaginii se numește pupilă de ieșire. Pupila de intrare, diafragma de deschidere și pupila de ieșire sunt într-o relație conjugată între ele. Lumina care trece prin centrul opritorului deschiderii se numește raza principală. Trece prin centrul pupilei de intrare și al pupilei de ieșire în același timp, reprezentând direcția centrală a fasciculului imagistic.
În designul optic telecentric, raza principală rămâne paralelă cu axa optică pe partea obiectului sau a imaginii, eliminând astfel efectul de perspectivă. Aceasta este cheia pentru a distinge obiectivele telecentrice de lentilele industriale obișnuite.
Odată cu îmbunătățirea continuă a cerințelor de acuratețe și eficiență pentru inspecția industrială, lentilele ultra-telecentrice devin treptat configurația optică de bază în soluțiile de inspecție vizuală de ultimă generație, oferind un suport tehnic mai solid pentru fabricarea inteligentă și producția automată.
Design lentile telecentrice
Design cu telecentricitate ridicată
Sistemele optice telecentrice sunt utilizate pe scară largă în domeniul măsurării vizuale de înaltă precizie, iar nivelurile lor de telecentricitate determină în mod direct consistența măririi imaginii la diferite adâncimi de câmp. În timpul procesului de proiectare, am controlat indicele de telecentricitate la nivel de 0,01%, asigurându-ne în mod eficient că diferența de mărire a imaginii a lentilei la diferite poziții de adâncime în intervalul de adâncime a câmpului este neglijabilă, îmbunătățind astfel semnificativ stabilitatea și fiabilitatea rezultatelor măsurătorilor. Acest design oferă un suport puternic pentru aplicarea lentilelor bi-telecentrice în măsurarea adâncimii de înaltă precizie, extinzând și mai mult spațiul său de aplicare în domeniul măsurării vizuale de precizie.
Designul căii optice de refracție
este limitat de structura căii optice. Lentilele telecentrice tradiționale sunt de obicei mari ca dimensiuni și de formă cilindrică, ceea ce aduce anumite dificultăți la instalarea și fixarea echipamentelor, în special în liniile automate de producție cu spațiu limitat. Pentru a rezolva această problemă, am adoptat în mod inovator o structură de cale optică refractivă. Prin tranziții multiple ale căilor optice, am redus semnificativ dimensiunea totală a lentilei, asigurând în același timp performanța imaginii, reducând lungimea totală a lentilei cu mai mult de jumătate. În același timp, combinată cu metode de instalare și poziționare mai convenabile, adaptabilitatea lentilelor telecentrice în liniile automate de producție este eficient îmbunătățită, permițând produselor bi-telecentrice să fie mai strâns integrate în scenariile de producție reale.
Proiectare structurală a căii optice de centrare
Lentilele telecentrice tradiționale utilizează în cea mai mare parte o structură de inel filetat, care este compusă din mecanisme cu mai multe segmente. Deși este ușor de produs și asamblat, poate afecta cu ușurință coaxialitatea generală a lentilei, afectând astfel calitatea imaginii. Pentru a găsi un echilibru între eficiența asamblarii și performanța imaginii, am introdus o structură a căii optice de centrare în timpul etapei de proiectare a produsului, asigurând consistența coaxialității între fiecare componentă structurală prin mecanismul de centrare și optimizând procesul de asamblare. Acest design îmbunătățește eficient calitatea imaginii lentilelor și consistența produsului și oferă o garanție de încredere pentru stabilitatea calității și rata de randament în producția de masă.
Cum să alegi lentilele industriale
În aplicațiile de măsurare a vederii de precizie, lentilele industriale obișnuite se confruntă adesea cu anumite limitări în utilizarea efectivă, care se reflectă în principal în următoarele aspecte:
Când obiectul măsurat se află în planuri de măsurare diferite, este dificil să se mențină o mărire consistentă a imaginii;
Distorsiunea lentilei este relativ mare, afectând precizia măsurării dimensionale;
Există un fenomen evident de paralaxă, adică modificările distanței obiectului vor provoca modificări ale măririi imaginii;
Rezoluția lentilei este limitată și dificil de îndeplinit nevoile de detecție de înaltă precizie;
Afectat de caracteristicile geometrice ale sursei de lumină vizuală, există o anumită incertitudine în poziția marginii imaginii.
Pentru a rezolva problemele de mai sus, lentilele telecentrice pot obține îmbunătățiri eficiente prin structurile lor optice unice. Deoarece razele principale ale imaginii sunt aproximativ paralele, lentila telecentrică poate menține o mărire stabilă și consistentă într-un interval de distanță de lucru specific, reducând semnificativ erorile de măsurare cauzate de schimbările de înălțime și eliminând în mod fundamental efectele perspectivei și paralaxei asupra rezultatelor interpretării.
În același timp, lentilele telecentrice au de obicei o calitate mai bună a imaginii și o performanță mai scăzută la distorsiuni. Când sunt utilizate cu senzori de înaltă rezoluție și software de măsurare, acestea pot realiza măsurători dimensionale precise, cu repetabilitate și consistență ridicate. Din acest motiv, lentilele telecentrice au devenit componente optice importante în scenarii de aplicare, cum ar fi măsurarea de înaltă precizie și inspecția metrologică și sunt utilizate pe scară largă în sistemele de viziune artificială care necesită o precizie și stabilitate ridicate de măsurare.
Abilități de selecție a lentilelor și cazuri de aplicare
O zicală obișnuită este: Viziunea artificială folosește în esență mașini pentru a înlocui ochii umani pentru măsurare și judecată. Un sistem complet de viziune automată constă de obicei din camere industriale, lentile, surse de lumină, sisteme de procesare a imaginii și dispozitive de acționare. Printre acestea, lentilele industriale sunt o punte cheie care conectează lumea fizică și datele de imagine. Dacă selecția lor este rezonabilă afectează în mod direct calitatea imaginii sistemului și acuratețea detectării și este o legătură de bază care nu poate fi ignorată în proiectarea sistemului vizual.
În sistemele de viziune artificială, calitatea imaginii stă la baza tuturor analizelor și judecății, iar obiectivul este factorul cheie care determină claritatea imaginii, controlul distorsiunii și intervalul câmpului vizual. O lentilă adecvată poate restabili cu precizie dimensiunea reală și caracteristicile detaliate ale obiectului măsurat și poate furniza date de intrare stabile și fiabile pentru algoritmul de back-end; dimpotrivă, dacă obiectivul este selectat necorespunzător, pot apărea probleme precum rezoluția insuficientă, distorsiunea excesivă și adâncimea nepotrivită a câmpului, ceea ce nu numai că va crește dificultatea procesării imaginii, dar va afecta direct acuratețea și consistența rezultatelor detectării. Prin urmare, selecția științifică și rezonabilă a lentilelor în stadiul incipient al proiectării sistemului este o condiție prealabilă importantă pentru asigurarea performanței sistemului de viziune artificială.
Odată cu aplicarea pe scară largă a tehnologiei de viziune artificială în producția electronică, industria auto, ambalarea și imprimarea, prelucrarea alimentelor, testele medicale și alte industrii, cerințele pentru lentile în diferite scenarii devin din ce în ce mai diverse. Există diferențe semnificative în ceea ce privește dimensiunea, structura, cerințele de precizie și spațiul de instalare al obiectelor măsurate. Acest lucru face ca selecția lentilelor să nu mai fie o simplă potrivire a parametrilor, ci necesită o evaluare cuprinzătoare bazată pe aplicații specifice. În continuare, vom începe de la tipurile obișnuite de lentile și caracteristicile acestora, combinate cu cazuri reale de aplicare, pentru a explora în continuare ideile cheie și metodele practice de selecție a lentilelor industriale.
În concluzie,Selecția rezonabilă a lentilelor industriale este baza pentru funcționarea stabilă și detectarea de înaltă precizie a sistemelor de viziune artificială. Lentilele telecentrice, cu structura lor optică unică și caracteristicile de imagine, prezintă avantaje de neînlocuit în domeniul măsurării de precizie și al detectării de înaltă consistență. De la modele de bază, cum ar fi telecentricitatea ridicată și căi optice centrate, până la verificarea testelor de imagistică și măsurare efectuate în condiții reale de lucru, lentilele telecentrice nu numai că au avantaje tehnice în teorie, dar arată și performanțe de măsurare stabile și fiabile în aplicații practice. Odată cu îmbunătățirea continuă a cerințelor de inspecție industrială pentru acuratețe, eficiență și consecvență, lentilele telecentrice devin treptat o parte importantă a sistemelor de viziune mașină de ultimă generație, oferind o protecție optică mai solidă pentru producția inteligentă și producția automată.
