Soorten machinevisielens uitgelegd: vast, telecentrisch en zoom

Lenzen met vaste brandpuntsafstand: de basis voor stabiliteit en scherpte in machinevisie

Consistente vergroting, minimale vervorming en hoge MTF-prestaties

Industriële beeldvorming levert veel betere resultaten op met lenzen met vaste brandpuntsafstand lenzen omdat ze stabiel blijven, zelfs wanneer de werkafstanden veranderen. Deze lenzen behouden de vergroting binnen ±0,05 %, wat vrij indrukwekkend is gezien de gevoeligheid van sommige toepassingen. Het optische ontwerp is ook niet ingewikkeld, waardoor de vervorming onder de 0,1 % blijft. Dat is van groot belang voor nauwkeurige metingen in metrologietoepassingen. Wat betreft beeldkwaliteitsmetrieken behalen deze lenzen een score van meer dan 0,8 op de MTF-schaal bij 50 lijnenparen per millimeter. Wat betekent dit allemaal? Scherpere randen en kenmerken die betrouwbaarder herkenbaar zijn. Zoomlenzen halen deze mate van prestatieconsistentie in de meeste industriële omgevingen eenvoudigweg niet.

Ideale toepassingsgebieden: inspectie met hoge snelheid en herhaalbare metrologietaken

Deze lenzen werken zeer goed op plaatsen waar snelle inspectie vereist is, bijvoorbeeld bij het onderzoeken van halfgeleiderwafers. Door hun constructie kunnen ze consistente beelden maken, zelfs bij bewegingssnelheden van meer dan 500 onderdelen per minuut. Bij nauwkeurige metingen verminderen deze lenzen meetfouten tot onder de 1 micrometer, omdat er geen constante scherpstelling nodig is. Dat leidt ook tot kostenbesparingen. Een studie van het Ponemon Institute uit 2023 toonde aan dat bedrijven jaarlijks ongeveer 740.000 dollar bespaarden op de arbeidskosten voor het opnieuw kalibreren van apparatuur. Bovendien is de bouwkwaliteit zo robuust dat de lenzen temperatuurschommelingen en trillingen aankunnen, waardoor ze onmisbare hulpmiddelen zijn voor het inspecteren van auto-onderdelen tijdens de assemblage of voor het waarborgen van de kwaliteitsnormen van medische apparatuur.

Telecentrische lenzen: nauwkeurige meting via orthografische projectie

Eliminatie van perspectiefafwijking voor afbeeldingen in ware schaal over de gehele diepte

Telecentrische lenzen werken anders dan gewone optische systemen, omdat ze gebruikmaken van wat orthografische projectie wordt genoemd. In feite vangen deze lenzen lichtstralen op die parallel aan elkaar lopen en loodrecht op de beeldsensor invallen. Het grote voordeel hiervan is dat het die vervelende perspectiefvervormingen elimineert die metingen verstoren wanneer onderdelen naar voren of achteren bewegen. Neem bijvoorbeeld een eenvoudig voorbeeld als een ronde opening in metaal. Via normale cameraobjectieven ziet die opening er, zelfs bij een geringe kanteling van het onderdeel, ovaal uit in plaats van rond. Met telecentrische beeldvorming blijft de opening echter perfect cirkelvormig, ongeacht de positie ten opzichte van de lens. Dit is van groot belang bij het nauwkeurig controleren van de exacte afmetingen van gaten in geproduceerde onderdelen. Onderzoek wijst uit dat conventionele opstellingen zonder adequate correctie tot wel 3 procent afwijking kunnen vertonen, terwijl telecentrische systemen subpixelnauwkeurigheid behalen, zelfs bij diepteverschillen van ±5 mm. Wat dit zo waardevol maakt, is dat de vergroting precies hetzelfde blijft, ongeacht of het object dichtbij of verder weg is. Deze consistentie is de reden waarom fabrikanten op telecentrische lenzen vertrouwen bij het meten van bijvoorbeeld de dikte van randen of de onderlinge afstand tussen pinnen op connectoren — iets waar gewone lenzen niet betrouwbaar mee om kunnen gaan.

ROI in de praktijk: Hoe telecentrische lenzen herwerk en kalibratiefrequentie verminderen

Telecentrische oplossingen verlagen de operationele kosten aanzienlijk bij werkzaamheden die hoge precisie vereisen, omdat ze perspectiefafwijkingen vanaf het begin elimineren. Fabrieken die kleine elektronische onderdelen meten, zien ongeveer 40 procent minder ongeldige meetwaarden die als afval worden weggegooid, en ongeveer 60 procent minder tijd besteed aan het oplossen van kalibratieproblemen zodra ze overschakelen naar telecentrische lenzen. Waarom gebeurt dit? Deze speciale optische systemen worden immers niet beïnvloed door dieptevariaties of vervormingen aan de randen, die normaal gesproken de nauwkeurigheid van metingen verstoren en regelmatige herkalibraties noodzakelijk maken. Combineer ze met hoogwaardige fixturingen, en u verkrijgt een betrouwbaar meetsysteem dat duizenden en duizenden productiecyclus lang nauwkeurig blijft functioneren zonder dat iemand hoeft in te grijpen om aanpassingen te doen. Dit maakt alle verschil bij kritieke toepassingen zoals het controleren van de conformiteit van medische apparatuur met de specificaties of het uitlijnen van microscopische chips in halfgeleiders.

Zoomlenzen: Balans tussen flexibiliteit en prestaties in dynamische machinevisietoepassingen

Parfocale constructie en motorische bediening voor adaptieve aanpassing van het gezichtsveld

Moderne zoomlenzen kunnen hun gezichtsveld aanpassen terwijl alles scherp blijft, dankzij zogenaamde parfocale stabilisatie. Dit is zeer belangrijk op robotgebaseerde assemblagelijnen, waar objecten zich continu bewegen op verschillende afstanden van de camera. De motorisch aangestuurde bediening betekent dat operators niet voortdurend instellingen hoeven te corrigeren bij het wijzigen van de vergrotingsfactor. Volgens het tijdschrift Vision Systems Journal van vorig jaar leidt dit tot een besparing van ongeveer 15% op inspectietijden — een besparing die zich op de lange termijn aanzienlijk opstapelt. Bij het controleren van producten op lopende transportbanden, die nooit stilstaan, volgen deze lenzen onderdelen tijdens het passeren, zelfs wanneer hun positie ten opzichte van de camerahoek verandert. Wat maakt ze zo effectief? Ingebouwde systemen die continu de scherpte controleren en automatisch corrigeren, waardoor die vervelende pauzes tussen scans — die productielijnen vertragen — worden verminderd.

Afweging tussen resolutie en veelzijdigheid: Wanneer zoomwaarde toevoegt zonder nauwkeurigheid in te boeten

Hoewel vaste lenzen de maximale MTF-waarden bieden, bereiken moderne zoomlenzen vergelijkbare scherpte dankzij geavanceerde optische stabilisatie. Belangrijke overwegingen zijn:

• Resolutiedrempels : Zoomoptieksystemen leveren nu consistent een resolutie van >120 lp/mm over het gehele brandpuntsafstandsgebied
• Operationele Economie : Minder hardwarewisselingen verminderen de kalibratietijd met 30%
• Foutminimalisatie : Inspecties op meerdere posities voorkomen blinde vlekken bij het detecteren van PCB-defecten

Toonaangevende fabrikanten rapporteren een inspectienauwkeurigheid van 99,2% bij het gebruik van zoomlenzen voor flexibele taken zoals verificatie van verpakkingen met gemengde producten. Deze veelzijdigheid voorkomt de traditionele afweging ten aanzien van resolutie en maakt zoomlenzen ideaal voor dynamische productieomgevingen die diverse productiebatchen verwerken.

Klaar om het juiste type machinevisielens te kiezen?

Het geschikte lensstype hangt af van uw prioriteiten: stabiliteit (vast), precisie (telecentrisch) of flexibiliteit (zoom). Door de kenmerken van de lens af te stemmen op de snelheid, meetvereisten en productvariëteit van uw toepassing, bereikt u consistente inspectieresultaten.

Voor maatwerkadvies over vaste, telecentrische of zoomlenssen, inclusief hun compatibiliteit met uw camerasysteem, werkt u samen met een leverancier met bewezen industriële ervaring. De 15-jarige expertise van HIFLY omvat alle drie de lenssoorten en geïntegreerde machinevisieoplossingen, waardoor een optimale afstemming op uw productiebehoeften wordt gegarandeerd. Neem vandaag nog contact met ons op voor een vrijblijvend adviesgesprek om uw lenskeuze te optimaliseren.