Vysvětlení typů objektivů pro strojové vidění: pevné, telecentrické, zoomové

Objektivy se stálou ohniskovou vzdáleností: základ stability a jasnosti ve strojovém vidění

Stálé zvětšení, minimální zkreslení a vysoký výkon MTF

Průmyslové zobrazování dosahuje mnohem lepších výsledků s objektivy se stálou ohniskovou vzdáleností objektivy se stálou ohniskovou vzdáleností protože zůstávají stabilní i při změnách pracovní vzdálenosti. Tyto objektivy udržují zvětšení v rozmezí ±0,05 %, což je docela impresivní, vezmeme-li v úvahu, jak citlivé některé aplikace mohou být. Optický design není ani složitý, takže zkreslení zůstává pod 0,1 %. To je velmi důležité pro přesné měření v metrologii. Pokud jde o metriky kvality obrazu, tyto objektivy dosahují na stupnici MTF hodnoty vyšší než 0,8 při 50 čárových dvojicích na milimetr. Co to všechno znamená? Ostřejší okraje a znaky, které lze spolehlivěji rozpoznat. Zoomové objektivy nedosahují většinou v průmyslových prostředích takové konzistence výkonu.

Ideální oblasti použití: inspekce ve vysoké rychlosti a opakovatelné metrologické úkoly

Tyto čočky fungují velmi dobře v místech, kde je třeba rychle provádět kontrolu, například při prohlížení polovodičových waferů. Jejich konstrukce umožňuje pořizovat konzistentní snímky i při pohybu rychlostí přesahující 500 dílů za minutu. Pokud jde o přesné měření, tyto čočky snižují chyby na úroveň pod 1 mikrometr, protože není nutné neustále upravovat zaostření. To také šetří náklady. Studie Ponemon Institute z roku 2023 zjistila, že firmy ušetřily každoročně přibližně 740 000 USD pouze na pracovních nákladech spojených s opětovnou kalibrací zařízení. Navíc je jejich konstrukce dostatečně odolná vůči změnám teploty a vibracím, což je činí nezbytným nástrojem pro kontrolu autokomponent během montáže nebo pro zajištění souladu lékařských přístrojů s požadovanými kvalitními standardy.

Telecentrické čočky: přesné měření prostřednictvím ortografického zobrazení

Eliminace perspektivní chyby pro zobrazování ve skutečné velikosti v celé hloubce

Telecentrické objektivy fungují jinak než běžné optické systémy, protože využívají tzv. ortografickou projekci. V podstatě tyto objektivy zachycují světelné paprsky, které jsou navzájem rovnoběžné a dopadají na obrazový senzor kolmo. Hlavní výhodou je odstranění nepříjemných perspektivních zkreslení, která znehodnocují měření při posunu součástí vpřed či vzad. Uvažujme například jednoduchý kruhový otvor v kovu. Při použití běžných fotoobjektivů se tento otvor i při malém naklonění součásti jeví jako oválný místo kruhového. Telecentrické zobrazování však zajišťuje, že otvor zůstane dokonale kruhový bez ohledu na polohu součásti vzhledem k objektivu. To je zásadní pro přesné měření velikosti otvorů v vyrobených součástech. Výzkum ukazuje, že běžné nastavení může mít chybu až 3 % bez vhodné korekce, zatímco telecentrické řešení dosahuje přesnosti na úrovni podpixelového rozlišení i při změnách hloubky o ±5 mm. Zvláště cennou vlastností je konstantní zvětšení bez ohledu na to, zda je objekt blízko či dále. Právě tato konzistence umožňuje výrobcům spolehlivě měřit například tloušťku hran nebo vzdálenost pinů na konektorech – úkoly, které běžné objektivy nedokáží zpracovat spolehlivě.

Skutečný výsledek v praxi: Jak telecentrické čočky snižují nutnost přepracování a frekvenci kalibrace

Telecentrická řešení výrazně snižují provozní náklady při práci vyžadující vysokou přesnost, protože již na začátku eliminují chyby způsobené perspektivou. Výrobny, které měří malé elektronické součástky, zaznamenávají přibližně o 40 % méně neplatných měření, která jsou zahazována jako odpad, a navíc přibližně o 60 % méně času stráveného úpravou kalibrace po přechodu na telecentrické objektivy. Proč k tomu dochází? Tyto speciální optické prvky totiž nejsou ovlivněny změnami hloubky ani deformacemi okrajů, které obvykle narušují měření a nutí k pravidelným opakovaným nastavením. Pokud je spojíte s kvalitními upínacími zařízeními, získáte spolehlivý měřicí systém, který udržuje svou přesnost po desítkách i stovkách tisíc výrobních cyklů bez nutnosti zásahu obsluhy pro úpravy. To je rozhodující zejména pro kritické úkoly, jako je ověření souladu lékařských přístrojů se specifikacemi nebo zarovnání mikroskopických čipů ve výrobě polovodičů.

Zoomové objektivy: Vyvážení flexibility a výkonu v dynamických aplikacích strojového vidění

Parfokální konstrukce a motorizované řízení pro adaptivní nastavení zorného pole

Dnešní zoomové objektivy dokážou upravit své zorné pole, aniž by ztratily ostrost, díky tzv. parfokální stabilizaci. To je zásadní zejména na robotických montážních linkách, kde se předměty neustále pohybují ve vzdálenostech různých od kamery. Motorizované ovládání znamená, že obsluha nemusí při změně zvětšení neustále ručně upravovat nastavení. Podle časopisu Vision Systems Journal z minulého roku to šetří přibližně 15 % času potřebného na inspekci – což se v průběhu času výrazně sčítá. Při kontrole výrobků na nepřetržitě se pohybujících dopravních pásmech tyto objektivy sledují součásti při jejich průchodu, i když se jejich poloha vzhledem ke kamerovému úhlu mění. Co je jejich klíčovou výhodou? Vestavěné systémy, které neustále kontrolují a automaticky korigují ostrost, čímž eliminují ty otravné přestávky mezi jednotlivými skeny, jež zpomalují výrobní linky.

Kompromisy mezi rozlišením a univerzálností: Když přiblížení přináší hodnotu bez ohrožení přesnosti

Zatímco pevné objektivy nabízejí maximální hodnoty MTF, moderní zoomové objektivy dosahují srovnatelné ostrosti díky pokročilé optické stabilizaci. Klíčové aspekty zahrnují:

• Práh rozlišení : Zoomová optika nyní poskytuje konzistentní rozlišení >120 lp/mm v celém rozsahu ohniskových vzdáleností
• Operační ekonomika : Snížení výměn hardwaru snižuje pracnost kalibrace o 30 %
• Omezení chyb : Kontroly z více poloh umožňují vyhnout se slepým místům při detekci vad na tištěných spojovacích deskách (PCB)

Vedoucí výrobci uvádějí přesnost inspekce 99,2 % při nasazení zoomových objektivů pro flexibilní úkoly, jako je ověření balení smíšených výrobků. Tato univerzálnost eliminuje tradiční kompromis mezi rozlišením, čímž se tyto objektivy stávají ideální volbou pro dynamická zařízení zpracovávající různorodé výrobní šarže.

Jste připraveni vybrat správný typ objektivu pro strojové vidění?

Příslušný typ objektivu závisí na vašich prioritách: stabilita (pevný), přesnost (telecentrický) nebo flexibilita (zoom). Pokud spojíte vlastnosti objektivu s rychlostí vaší aplikace, požadavky na měření a rozmanitostí výrobků, dosáhnete konzistentních výsledků inspekce.

Pro přizpůsobené doporučení týkající se pevných, telecentrických nebo zoom objektivů, včetně jejich kompatibility se vaším systémem kamer, spolupracujte s dodavatelem, který má ověřené průmyslové zkušenosti. 15letá odbornost společnosti HIFLY zahrnuje všechny tři typy objektivů i integrovaná řešení strojového vidění, čímž je zajištěna shoda s vašimi výrobními požadavky. Kontaktujte nás ještě dnes pro bezplatné poradenství zaměřené na optimalizaci výběru objektivu.