Types d’objectifs pour vision industrielle expliqués : fixes, télécentriques et à zoom

Objectifs à distance focale fixe : la base de la stabilité et de la netteté en vision industrielle

Grossissement constant, distorsion minimale et performances élevées en termes de fonction de transfert de modulation (MTF)

L’imagerie industrielle obtient des résultats nettement meilleurs avec les objectifs à distance focale fixe objectifs à distance focale fixe car elles restent stables même lorsque les distances de travail varient. Ces lentilles maintiennent le grossissement à ±0,05 %, ce qui est assez impressionnant compte tenu de la sensibilité de certaines applications. La conception optique n’est pas non plus complexe, de sorte que la distorsion reste inférieure à 0,1 %. Cela revêt une grande importance pour des mesures précises dans le domaine de la métrologie. En ce qui concerne les critères de qualité d’image, ces lentilles obtiennent un score supérieur à 0,8 sur l’échelle MTF à 50 paires de lignes par millimètre. Que signifie tout cela ? Des contours plus nets et des caractéristiques plus faciles à reconnaître de façon fiable. Les objectifs zoom ne parviennent tout simplement pas à égaler cette constance de performance dans la plupart des environnements industriels.

Cas d’utilisation idéaux : inspection à haute vitesse et tâches métrologiques répétables

Ces objectifs fonctionnent très bien dans les environnements où des éléments doivent être inspectés rapidement, par exemple lors de l’examen de plaquettes de semi-conducteurs. Leur conception permet d’obtenir des images cohérentes même à des vitesses supérieures à 500 pièces par minute. En matière de mesure précise, ces objectifs réduisent les erreurs à moins de 1 micromètre, car il n’est pas nécessaire d’ajuster constamment la mise au point. Cela permet également de réaliser des économies. Une étude menée en 2023 par l’Institut Ponemon a montré que les entreprises économisaient environ 740 000 $ chaque année uniquement sur les coûts de main-d’œuvre liés à la recalibration des équipements. Par ailleurs, leur robustesse mécanique résiste aux variations de température et aux vibrations, ce qui en fait des outils indispensables pour l’inspection des pièces automobiles durant l’assemblage ou pour garantir que les dispositifs médicaux répondent aux normes de qualité.

Objectifs télécentriques : mesure de précision par projection orthographique

Élimination de l’erreur de perspective pour une imagerie à échelle réelle sur toute la profondeur

Les objectifs télécentriques fonctionnent différemment des systèmes optiques classiques, car ils utilisent ce que l’on appelle une projection orthographique. En pratique, ces objectifs captent des rayons lumineux parallèles entre eux et qui frappent le capteur d’image à angle droit. L’avantage majeur réside dans l’élimination des distorsions de perspective gênantes, qui faussent les mesures lorsque les pièces se déplacent vers l’avant ou vers l’arrière. Prenons un exemple simple : un trou circulaire dans une pièce métallique. À travers un objectif photographique classique, si la pièce s’incline même légèrement, ce trou apparaît ovale au lieu d’être circulaire. Avec l’imagerie télécentrique, en revanche, le trou conserve une forme parfaitement circulaire, quelle que soit sa position relative par rapport à l’objectif. Cela revêt une importance considérable pour vérifier avec précision le diamètre des trous sur des pièces manufacturées. Des études montrent que les configurations classiques peuvent présenter des écarts allant jusqu’à 3 % en l’absence de correction adéquate, tandis que les solutions télécentriques atteignent une précision inférieure au pixel, même en cas de variations de profondeur de ± 5 mm. Ce qui rend cette technologie particulièrement précieuse, c’est que le grandissement reste strictement identique, qu’il s’agisse d’un objet proche ou éloigné. Cette constance explique pourquoi les fabricants comptent sur ces objectifs pour mesurer, par exemple, l’épaisseur des bords ou l’écartement des broches sur des connecteurs — des tâches que les objectifs conventionnels ne parviennent pas à accomplir de façon fiable.

ROI dans le monde réel : comment les objectifs télécentriques réduisent les reprises et la fréquence d'étalonnage

Les solutions télécentriques réduisent considérablement les coûts opérationnels dans les travaux de haute précision, car elles éliminent dès le départ les erreurs de perspective. Les usines qui mesurent de minuscules composants électroniques observent environ 40 % de lectures défectueuses en moins rejetées comme déchets, ainsi qu’environ 60 % de temps consacré à la correction des problèmes d’étalonnage en moins une fois passées aux objectifs télécentriques. Pourquoi cela se produit-il ? Ces optiques spécialisées ne sont pas affectées par les variations de profondeur ni par les distorsions marginales inhabituelles qui perturbent généralement les mesures et imposent des réglages fréquents. Associés à des supports de haute qualité, ces objectifs forment un système de mesure fiable qui conserve sa précision tout au long de dizaines de milliers de cycles de production, sans nécessiter d’intervention manuelle pour des ajustements. Cela fait toute la différence pour des tâches critiques telles que la vérification du respect des spécifications des dispositifs médicaux ou l’alignement de puces microscopiques dans les semi-conducteurs.

Objectifs zoom : concilier flexibilité et performances dans les applications dynamiques de vision industrielle

Conception parfocale et commande motorisée pour un ajustement adaptatif du champ de vision

Les objectifs zoom d’aujourd’hui peuvent ajuster leur champ de vision tout en maintenant une mise au point constante, grâce à une technologie appelée stabilisation parfocale. Cela revêt une grande importance sur les lignes d’assemblage robotisées, où les objets se déplacent continuellement à des distances variables par rapport à la caméra. La commande motorisée permet aux opérateurs d’éviter tout réajustement manuel constant des paramètres lors des changements de grossissement. Selon le Vision Systems Journal de l’année dernière, cela permet de gagner environ 15 % sur les temps d’inspection, un gain qui s’accumule significativement à long terme. Lors de l’inspection de produits sur des convoyeurs en marche continue, ces objectifs suivent les pièces à mesure qu’elles passent devant la caméra, même lorsque leur position varie relativement à l’angle de prise de vue. Quelle est la clé de cette efficacité ? Des systèmes intégrés qui vérifient et corrigent automatiquement la mise au point en continu, éliminant ainsi ces pauses agaçantes entre les scans qui ralentissent les lignes de production.

Compromis entre résolution et polyvalence : quand le zoom apporte de la valeur sans nuire à la précision

Bien que les objectifs fixes offrent des performances maximales en termes de fonction de transfert de modulation (MTF), les zooms modernes atteignent une netteté comparable grâce à une stabilisation optique avancée. Les points à considérer incluent :

• Seuils de résolution : les optiques zoom fournissent désormais une résolution constante supérieure à 120 lp/mm sur toute la plage focale
• Économie opérationnelle : la réduction des changements de matériel diminue de 30 % la main-d’œuvre nécessaire pour l’étalonnage
• Réduction des erreurs : les inspections multi-positions évitent les zones aveugles dans la détection des défauts sur les cartes de circuits imprimés (PCB)

Les principaux fabricants signalent un taux de précision de 99,2 % lors de l’utilisation d’objectifs zoom pour des tâches flexibles telles que la vérification d’emballages contenant des produits variés. Cette polyvalence élimine le compromis traditionnel en matière de résolution, ce qui les rend idéaux pour les installations dynamiques traitant des lots de production diversifiés.

Prêt à choisir le type d’objectif de vision industrielle adapté à vos besoins ?

Le type d'objectif approprié dépend de vos priorités : stabilité (fixe), précision (télécentrique) ou polyvalence (zoom). En associant les caractéristiques de l'objectif aux exigences de vitesse, de mesure et de variété de produits de votre application, vous obtiendrez des résultats d'inspection cohérents.

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