Gépi látású objektívek típusai – magyarázat: rögzített, telecentrikus, zoom

Rögzített fókusztávolságú objektívek: a stabilitás és a képesség alapja a gépi látásban

Állandó nagyítás, minimális torzulás és magas MTF-teljesítmény

Az ipari képfeldolgozás lényegesen jobb eredményeket ér el rögzített fókusztávolságú objektívekkel objektívek mert stabilak maradnak, még akkor is, ha a munkatávolság változik. Ezek a lencsék a nagyítást ±0,05 %-on belül tartják, ami elég ellenálló teljesítményt mutat, figyelembe véve, hogy egyes alkalmazások mennyire érzékenyek lehetnek. Az optikai kialakítás sem bonyolult, így a torzulás 0,1 % alatt marad. Ez nagyon fontos a pontos mérésekhez a metrológiai feladatokban. Ami az képminőségi mutatókat illeti, ezek a lencsék több mint 0,8 pontot érnek el az MTF-skálán 50 vonalpáron milliméterenként. Mit jelent mindez? Élesebb szélek és olyan jellemzők, amelyeket megbízhatóan könnyebben felismerhetünk. A zoomlencsék általában nem tudják ezt a teljesítmény-konzisztenciát elérni a legtöbb ipari környezetben.

Ideális alkalmazási területek: nagysebességű ellenőrzés és ismételhető metrológiai feladatok

Ezek a lencsék kiválóan működnek olyan helyeken, ahol gyors ellenőrzésre van szükség, például félvezető lemezek vizsgálatakor. Építésüknek köszönhetően egyenletes képeket képesek készíteni akár 500 rész/perc feletti sebességgel történő mozgás mellett is. Pontos mérések esetén ezek a lencsék 1 mikrométernél kisebb hibákat eredményeznek, mivel nincs szükség fókuszálás újraállítására. Ez további költségmegtakarítást is jelent. A Ponemon Intézet 2023-as tanulmánya szerint a cégek évente körülbelül 740 000 dollárt takarítottak meg csupán az eszközök újraeffektív kalibrálásához kapcsolódó munkaerő-költségek tekintetében. Emellett építési minőségük elegendően ellenálló a hőmérsékletváltozásokkal és rezgésekkel szemben, így elengedhetetlen eszközök autóalkatrészek gyártási folyamatban történő ellenőrzéséhez vagy orvosi eszközök minőségi szabványoknak való megfelelésének biztosításához.

Telecentrikus lencsék: Pontos mérés ortografikus vetítéssel

Perspektivikus hiba kiküszöbölése igaz méretarányú képezéshez a mélység egész terjedelmében

A telecentrikus lencsék másképp működnek, mint a szokásos optikai rendszerek, mert úgynevezett ortografikus vetítést alkalmaznak. Alapvetően ezek a lencsék párhuzamosan haladó fény sugarakat fogadnak fel, amelyek merőlegesen érik el a képérzékelőt. A fő előnyük, hogy kiküszöbölik azokat a zavaró perspektivikus torzulásokat, amelyek pontatlanná teszik a méreteket, ha a vizsgált alkatrészek előre vagy hátra mozognak. Vegyünk egy egyszerű példát: egy kerek lyukat a fémfelületen. Szokványos kameralencsék esetén, ha az alkatrész akár csak kicsit is megdől, a lyuk oválisnak látszik, nem kereknek. A telecentrikus képfeldolgozásnál azonban a lyuk mindig tökéletesen kör alakú marad, függetlenül attól, hogyan helyezkedik el a lencséhez képest. Ez különösen fontos a gyártott alkatrészek pontos lyukméretének ellenőrzésénél. Kutatások szerint a szokványos beállítások akár 3 százalékos hibával is járhatnak megfelelő korrekció nélkül, míg a telecentrikus megoldások akár ±5 mm-es mélységváltozás mellett is pixelalatti pontosságot érnek el. Ennek különösen nagy az értéke, mert a nagyítás pontosan ugyanakkora marad, akár közel, akár távolabb van a tárgy. Éppen ezt a konstanciát használják fel a gyártók például élszélességek vagy csatlakozók tűtávolságainak mérésére – olyan feladatokra, amelyeket a szokványos lencsék megbízhatóan nem tudnak ellátni.

Gyakorlati hasznosság: Hogyan csökkentik a telecentrikus lencsék az újrafeldolgozást és a kalibrációs gyakoriságot

A telecentrikus megoldások jelentősen csökkentik az üzemeltetési költségeket a nagy pontosságú munkák során, mivel már a kezdetektől kizárják a perspektivikus hibákat. Azok a gyártóüzemek, amelyek apró elektronikai alkatrészeket mérnek, körülbelül 40 százalékkal kevesebb hibás mérést dobnak ki hulladékként, és a kalibrációs problémák javítására fordított idő is körülbelül 60 százalékkal csökken, miután telecentrikus lencsékre váltanak. Miért történik ez? Nos, ezek a speciális optikai elemek nem érzékenyek a mélységváltozásokra vagy a szokatlan széldisztorziókra, amelyek általában torzítják a méréseket, és kényszerítik a szokásos újraállításokat. Ha párosítjuk őket jó minőségű rögzítőberendezésekkel, akkor egy megbízható mérőrendszert kapunk, amely több ezer – sőt, több tízezer – gyártási cikluson keresztül folyamatosan pontosan működik anélkül, hogy beavatkozásra lenne szükség. Ez minden szempontból döntő fontosságú olyan kritikus feladatoknál, mint például az orvosi eszközök előírásoknak való megfelelésének ellenőrzése vagy a félvezetőkben található mikroszkopikus chipek pontos igazítása.

Zoomobjektívek: A rugalmasság és a teljesítmény egyensúlyozása dinamikus gépi látásalkalmazásokban

Parfokális kialakítás és motoros vezérlés az adaptív látómező-beállításhoz

A mai zoomobjektívek képesek módosítani látómezőjüket anélkül, hogy elveszítenék a fókuszt – ezt a parfokális stabilizáció teszi lehetővé. Ez különösen fontos robotos szerelősorokon, ahol a tárgyak folyamatosan mozognak, és különböző távolságra helyezkednek el a kamera előtt. A motoros vezérlés miatt az operátoroknak nem kell folyamatosan újra beállítaniuk a paramétereket a nagyítási szintek megváltoztatásakor. A Vision Systems Journal múlt évi közleménye szerint ez körülbelül 15%-kal csökkenti az ellenőrzési időt, ami hosszú távon jelentős megtakarítást eredményez. Amikor termékeket ellenőriznek folyamatosan mozgó szállítószalagokon, ezek az objektívek követik az alkatrészeket, ahogy elhaladnak mellettük, még akkor is, ha pozíciójuk megváltozik a kamera szöge képest. Mi teszi őket ennyire hatékonnyá? Beépített rendszerek, amelyek folyamatosan ellenőrzik és automatikusan korrigálják a fókuszt, így megszüntetve azokat a zavaró szüneteket a szkennelés között, amelyek lelassítják a gyártósorokat.

Felbontás és sokoldalúság közötti kompromisszumok: Amikor a zoom funkció értéket ad, anélkül, hogy pontosságot áldozna

Bár a rögzített fókusztávolságú objektívek biztosítják a maximális MTF-értékeket, a modern zoom objektívek fejlett optikai stabilizációs technológiával hasonlóan magas élességet érnek el. Kulcsfontosságú szempontok:

• Felbontási küszöbértékek : A zoom optika ma már konzisztensen több mint 120 lp/mm felbontást nyújt a teljes fókusztávolság-tartományban
• Operatív gazdaság : A csökkentett hardvercserék 30%-kal csökkentik a kalibrációs munkaerő-igényt
• Hibacsökkentés : A több pozícióból végzett ellenőrzések kiküszöbölik a vakfoltokat a nyomtatott áramkörök (PCB) hibáinak észlelése során

A vezető gyártók 99,2%-os ellenőrzési pontosságról számolnak be, amikor zoom objektíveket alkalmaznak rugalmas feladatokhoz, például vegyes termékek csomagolásának ellenőrzéséhez. Ez a sokoldalúság elkerüli a hagyományos felbontási kompromisszumot, így ezek az objektívek ideálisak a dinamikus gyártóüzemek számára, amelyek különféle termelési tételkezelést végeznek.

Készen áll a megfelelő gépi látás objektív típus kiválasztására?

A megfelelő lencsetípus a prioritásaitól függ: stabilitás (rögzített), pontosság (telecentrikus) vagy rugalmasság (zoom). Ha a lencse jellemzőit összehangolja alkalmazása sebességével, mérési igényeivel és termékválasztékával, akkor konzisztens vizsgálati eredményeket ér el.

Egyedi tanácsadáshoz rögzített, telecentrikus vagy zoom lencsékkel kapcsolatban – beleértve azok kompatibilitását kamerarendszerével – vegye fel a kapcsolatot egy olyan szolgáltatóval, amelynek már bizonyított ipari tapasztalata van. A HIFLY 15 éves szakértelemmel rendelkezik mindhárom lencsetípus és integrált gépi látás megoldások terén, így biztosítva, hogy megoldásai összhangban legyenek gyártási igényeivel. Lépjen velünk kapcsolatba még ma ingyenes konzultációért a lencse kiválasztásának optimalizálásához.