Ako sa priemyselná výroba vyvíja smerom k vysokej presnosti a vysokej konzistencii, postupne sa objavili problémy s chybou perspektívy a zmenou zväčšenia tradičných netelecentrických šošoviek vo veľkom zornom poli a scenároch s vysokou presnosťou merania. Aby sa splnili aplikačné potreby veľkých obrobkov, kontrola celej dosky a vysoko presné meranie rozmerov, objavili sa ultra-telecentrické šošovky, ktoré sa stali dôležitými optickými komponentmi v špičkových systémoch strojového videnia.
V porovnaní s bežnými priemyselnými šošovkami,Konštrukčný dizajn super telecentrických šošoviek využíva väčšiu čistú clonu a zložitejšiu kombináciu šošoviek, takže celková celková veľkosť je pomerne veľká. Tento dizajn však nie je len o objeme, ale o dosiahnutí nižšieho skreslenia, stabilnejšieho konštantného zväčšenia a väčšieho efektívneho zorného poľa, ktoré zaisťuje presnosť a konzistentnosť výsledkov merania z optickej povahy.
V praktických aplikáciách dokážu ultra-telecentrické šošovky efektívne eliminovať chyby perspektívy. Aj keď sa poloha meraného objektu v určitom rozsahu výšok zmení, jeho zobrazovacia veľkosť sa výrazne nezmení. Vďaka tejto funkcii funguje obzvlášť dobre v scenároch, ako je meranie veľkých obrobkov, presná kontrola veľkosti komponentov a simultánna kontrola viacerých cieľov.
V súčasnosti sú super telecentrické šošovky široko používané pri kontrole polovodičových obalov, 3C elektronickej kontrole celej dosky, precíznom meraní hardvéru, kontrole nových energetických batérií a pólových nástavcov a ďalších oblastiach. Vďaka stabilnému zobrazovaciemu výkonu a extrémne vysokej opakovateľnosti merania poskytujú ultra-telecentrické šošovky spoľahlivú dátovú základňu pre systémy strojového videnia.
Návrh a porovnanie telecentrických šošoviek
Z hľadiska optickej štruktúry možno priemyselné šošovky rozdeliť na netelecentrické šošovky a telecentrické šošovky. Medzi nimi sú telecentrické šošovky rozdelené na telecentrické šošovky na strane objektu, telecentrické šošovky na strane obrazu a bi-telecentrické šošovky na základe rôznych charakteristík optickej dráhy. Každý z týchto troch má svoje vlastné charakteristiky z hľadiska presnosti zobrazenia a aplikačných scenárov.
V optickom systéme sa obraz apertúrnej clony v priestore objektu nazýva vstupná pupila a obraz v priestore obrazu sa nazýva výstupná pupila. Vstupná pupila, apertúrna clona a výstupná pupila sú vo vzájomnom konjugovanom vzťahu. Svetlo prechádzajúce stredom clony sa nazýva hlavný lúč. Prechádza stredom vstupnej a výstupnej pupily súčasne, pričom predstavuje centrálny smer zobrazovacieho lúča.
V telecentrickom optickom dizajne zostáva hlavný lúč rovnobežný s optickou osou na strane objektu alebo na strane obrazu, čím sa účinne eliminuje efekt perspektívy. Toto je kľúč k odlíšeniu telecentrických šošoviek od bežných priemyselných šošoviek.
S neustálym zlepšovaním požiadaviek na presnosť a efektivitu pri priemyselnej kontrole sa ultra-telecentrické šošovky postupne stávajú základnou optickou konfiguráciou v špičkových riešeniach vizuálnej kontroly a poskytujú spoľahlivejšiu technickú podporu pre inteligentnú výrobu a automatizovanú výrobu.
Telecentrický dizajn šošovky
Dizajn s vysokou telecentricitou
Telecentrické optické systémy sú široko používané v oblasti vysoko presného vizuálneho merania a ich úrovne telecentricity priamo určujú konzistenciu zväčšenia obrazu v rôznych hĺbkach poľa. Počas procesu návrhu sme kontrolovali index telecentricity na úrovni 0,01 %, čím sme účinne zabezpečili, že rozdiel v zobrazovacom zväčšení objektívu v rôznych hĺbkových polohách v rámci rozsahu hĺbky poľa je zanedbateľný, čím sa výrazne zlepšila stabilita a spoľahlivosť výsledkov merania. Tento dizajn poskytuje silnú podporu pre aplikáciu bi-telecentrických šošoviek pri vysoko presnom meraní hĺbky, čím ďalej rozširuje svoj aplikačný priestor v oblasti presného vizuálneho merania.
Návrh refrakčnej optickej dráhy
je obmedzený štruktúrou optickej dráhy. Tradičné telecentrické šošovky majú zvyčajne veľké rozmery a cylindrický tvar, čo prináša určité ťažkosti pri inštalácii a fixácii zariadení, najmä v automatizovaných výrobných linkách s obmedzeným priestorom. Na vyriešenie tohto problému sme inovatívne prijali štruktúru refrakčnej optickej dráhy. Prostredníctvom viacerých prechodov optických dráh sme výrazne zmenšili celkovú veľkosť šošovky a zároveň zabezpečili zobrazovací výkon, čím sme skrátili celkovú dĺžku šošovky o viac ako polovicu. Súčasne v kombinácii s pohodlnejšími metódami inštalácie a polohovania sa efektívne zlepšuje prispôsobivosť telecentrických šošoviek v automatizovaných výrobných linkách, čo umožňuje užšiu integráciu bi-telecentrických produktov do skutočných výrobných scenárov.
Konštrukčný dizajn centrovania optickej dráhy
Tradičné telecentrické šošovky väčšinou používajú prstencovú štruktúru so závitom, ktorá sa skladá z viacsegmentových mechanizmov. Hoci sa ľahko vyrába a zostavuje, môže ľahko ovplyvniť celkovú koaxiálnosť šošovky, čím sa prejaví kvalita zobrazenia. Aby sme dosiahli rovnováhu medzi efektívnosťou zostavy a zobrazovacím výkonom, zaviedli sme počas fázy návrhu produktu centrovaciu štruktúru optickej dráhy, ktorá zabezpečuje súosovosť medzi každým konštrukčným komponentom prostredníctvom centrovacieho mechanizmu a optimalizuje proces montáže. Tento dizajn účinne zlepšuje kvalitu zobrazovania šošoviek a konzistenciu produktu a poskytuje spoľahlivú záruku stability kvality a výnosu v hromadnej výrobe.
Ako si vybrať priemyselné šošovky
V aplikáciách presného merania videnia bežné priemyselné šošovky často čelia určitým obmedzeniam pri skutočnom používaní, ktoré sa odrážajú najmä v nasledujúcich aspektoch:
Keď je meraný objekt v rôznych rovinách merania, je ťažké udržať konzistentné zväčšenie obrazu;
Skreslenie šošovky je pomerne veľké, čo ovplyvňuje presnosť merania rozmerov;
Existuje zjavný jav paralaxy, to znamená, že zmeny vzdialenosti objektu spôsobia zmeny vo zväčšení zobrazenia;
Rozlíšenie šošovky je obmedzené a je ťažké splniť potreby vysoko presnej detekcie;
Vplyvom geometrických charakteristík zdroja vizuálneho svetla existuje určitá neistota v polohe okrajov obrazu.
Na vyriešenie vyššie uvedených problémov môžu telecentrické šošovky dosiahnuť efektívne vylepšenia prostredníctvom ich jedinečných optických štruktúr. Keďže hlavné lúče zobrazovania sú približne rovnobežné, telecentrická šošovka môže udržiavať stabilné a konzistentné zväčšenie v rámci špecifického rozsahu pracovnej vzdialenosti, čím sa výrazne znižujú chyby merania spôsobené zmenami výšky a zásadne sa eliminujú vplyvy perspektívy a paralaxy na výsledky interpretácie.
Telecentrické šošovky majú zároveň zvyčajne lepšiu kvalitu obrazu a nižšie skreslenie. Pri použití so snímačmi s vysokým rozlíšením a meracím softvérom môžu dosiahnuť presné rozmerové merania s vysokou opakovateľnosťou a konzistentnosťou. Z tohto dôvodu sa telecentrické šošovky stali dôležitými optickými komponentmi v aplikačných scenároch, ako je vysoko presné meranie a metrologická kontrola, a sú široko používané v systémoch strojového videnia, ktoré vyžadujú vysokú presnosť a stabilitu merania.
Zručnosť výberu šošoviek a prípady použitia
Bežné príslovie znie: Strojové videnie v podstate používa stroje na nahradenie ľudských očí pri meraní a posudzovaní. Kompletný systém strojového videnia zvyčajne pozostáva z priemyselných kamier, šošoviek, svetelných zdrojov, systémov na spracovanie obrazu a ovládačov. Medzi nimi sú priemyselné šošovky kľúčovým mostom spájajúcim fyzický svet a obrazové dáta. To, či je ich výber rozumný, priamo ovplyvňuje kvalitu zobrazovania systému a presnosť detekcie a je základným článkom, ktorý nemožno ignorovať pri návrhu vizuálneho systému.
V systémoch strojového videnia je kvalita obrazu základom každej analýzy a posudzovania a šošovka je kľúčovým faktorom, ktorý určuje čistotu obrazu, kontrolu skreslenia a rozsah zorného poľa. Vhodná šošovka môže presne obnoviť skutočnú veľkosť a podrobné charakteristiky meraného objektu a poskytnúť stabilný a spoľahlivý vstup údajov pre algoritmus back-end; naopak, pri nevhodnom výbere objektívu môžu nastať problémy ako nedostatočné rozlíšenie, nadmerné skreslenie a nezodpovedajúca hĺbka ostrosti, čo nielenže zvýši náročnosť spracovania obrazu, ale aj priamo ovplyvní presnosť a konzistentnosť výsledkov detekcie. Preto je vedecký a rozumný výber šošoviek v ranom štádiu návrhu systému dôležitým predpokladom na zabezpečenie výkonu systému strojového videnia.
S rozšíreným používaním technológie strojového videnia v elektronickej výrobe, automobilovom priemysle, balení a tlači, spracovaní potravín, lekárskom testovaní a iných priemyselných odvetviach sa požiadavky na šošovky v rôznych scenároch stávajú čoraz rozmanitejšie. Existujú značné rozdiely vo veľkosti, štruktúre, požiadavkách na presnosť a inštalačnom priestore meraných objektov. Vďaka tomu už výber šošoviek nie je jednoduchým párovaním parametrov, ale vyžaduje si komplexné vyhodnotenie na základe konkrétnych aplikácií. Ďalej začneme od bežných typov šošoviek a ich charakteristík v kombinácii so skutočnými prípadmi použitia, aby sme ďalej preskúmali kľúčové myšlienky a praktické metódy výberu priemyselných šošoviek.
v súhrneRozumný výber priemyselných šošoviek je základom pre stabilnú prevádzku a vysoko presnú detekciu systémov strojového videnia. Telecentrické šošovky so svojou jedinečnou optickou štruktúrou a zobrazovacími charakteristikami vykazujú nenahraditeľné výhody v oblasti presného merania a detekcie vysokej konzistencie. Od základných návrhov, ako je vysoká telecentricita a centrované optické dráhy, až po verifikáciu testov zobrazovania a merania vykonávaných v skutočných pracovných podmienkach, telecentrické šošovky majú nielen technické výhody v teórii, ale tiež vykazujú stabilný a spoľahlivý merací výkon v praktických aplikáciách. S neustálym zlepšovaním požiadaviek priemyselnej kontroly na presnosť, efektívnosť a konzistenciu sa telecentrické šošovky postupne stávajú dôležitou súčasťou špičkových systémov strojového videnia, ktoré poskytujú spoľahlivejšiu optickú ochranu pre inteligentnú výrobu a automatizovanú výrobu.
