Vrste leč za strojno vizijo pojasnjene: fiksne, telecentrične in zoom leče

Leče s stalno goriščno razdaljo: temelj stabilnosti in jasnosti pri strojni viziji

Stalno povečanje, minimalna izkrivitev in visoka zmogljivost MTF

Industrijsko slikanje daje veliko boljše rezultate z lečami s stalno goriščno razdaljo leče s stalno goriščno razdaljo ker ostanejo stabilni tudi ob spremembi delovnih razdalj. Ti objektivi ohranjajo povečavo znotraj ±0,05 %, kar je precej impresivno, če upoštevamo, kako občutljive so nekatere aplikacije. Optična konstrukcija ni niti zapletena, zato je distorzija manjša od 0,1 %. To je zelo pomembno za natančna merjenja v metrologiji. Kar se kakovosti slike tiče, ti objektivi dosegajo več kot 0,8 na lestvici MTF pri 50 parih črt na milimeter. Kaj to pomeni? Ostrjše robove in značilnosti, ki jih je lažje zanesljivo prepoznati. Zoom objektivi v večini industrijskih nastavitev ne morejo doseči te vrste dosledne zmogljivosti.

Idealne uporabne primere: nadzor v visoki hitrosti in ponovljivi metrološki nalogi

Te leče delujejo zelo dobro na mestih, kjer je treba stvari preverjati hitro, na primer pri pregledu polprevodniških plošč. Način njihove izdelave omogoča ustvarjanje doslednih slik tudi ob premikanju s hitrostjo več kot 500 delov na minuto. Pri natančnem merjenju te leče zmanjšajo napake pod 1 mikrometer, saj ni potrebno stalno prilagajati ostrosti. To prinaša tudi finančne prihranke. Študija Ponemon Institute iz leta 2023 je ugotovila, da so podjetja vsako leto prihranila približno 740.000 USD le na stroških dela, povezanih z ponovno kalibracijo opreme. Poleg tega je kakovost izdelave dovolj trdna, da zdrži spremembe temperature in vibracije, kar jih naredi bistveno orodje za preverjanje avtomobilskih delov med sestavo ali zagotavljanje skladnosti medicinskih naprav z zahtevami kakovosti.

Telecentrične leče: natančno merjenje z ortografskim projiciranjem

Odprava perspektivne napake za slikanje v resničnem merilu na celotni globini

Teleskopske leče delujejo drugače kot običajni optični sistemi, saj uporabljajo tako imenovano ortografsko projekcijo. Osnovno rečeno, te leče zbirajo svetlobne žarke, ki potekajo vzporedno drug z drugim, in na slikovni senzor padajo pod pravim kotom. Glavna prednost je, da se s tem odstranijo moteče perspektivne distorzije, ki natančnost meritev izkrivljajo, kadar se deli premikajo naprej ali nazaj. Poglejte si nekaj preprostega, na primer krožno luknjo v kovini. Prek običajnih fotoaparatov, če se del celo malo nagiba, ta luknja izgleda ovalno namesto krožno. Pri teleskopskih slikovnih sistemih pa luknja ostane popolnoma krožna, ne glede na to, kako je postavljena glede na lečo. To je zelo pomembno za preverjanje natančnih premerov lukenj v izdelanih delih. Raziskave kažejo, da lahko običajne nastavitve brez ustrezne korekcije odstopajo tudi za do 3 odstotka, medtem ko teleskopske rešitve dosežejo natančnost na podpikslni ravni tudi pri spremembi globine za ±5 mm. To je tako dragoceno, ker se povečava ohrani natančno enaka, ne glede na to, ali je predmet blizu ali dlje stran. Prav ta doslednost je razlog, zakaj proizvajalci zanje zanašajo pri meritvah, kot so debelina robov ali razdalja med kontakti na povezovalnikih – naloge, ki jih običajne leče zanesljivo ne morejo opraviti.

Dejansko območje zanimanja (ROI): kako telecentrične leče zmanjšujejo ponovno obdelavo in pogostost kalibracije

Telesentrične rešitve značilno znižajo obratovalne stroške pri delu, ki zahteva visoko natančnost, saj perspektivne napake preprečijo že v začetni fazi. Tovarne, ki merijo majhne elektronske komponente, ugotovijo približno 40-odstotno zmanjšanje števila nepravilnih meritev, ki se zaradi tega izločijo kot odpadki, ter približno 60-odstotno zmanjšanje časa, porabljenega za odpravo težav s kalibracijo, ko preklopejo na telesentrične leče. Zakaj se to zgodi? Te posebne optične sisteme namreč ne motijo spremembe globine niti nenavadne distorzije na robovih, ki običajno vplivajo na meritve in prisilijo redne ponovne nastavitve. Če jih združimo z napravami visoke kakovosti za pritrditev predmetov, dobimo zanesljiv sistem za meritve, ki ostane natančen tudi po tisočih in tisočih proizvodnih ciklih brez potrebe po posredovanju osebja za popravke. To je ključnega pomena za pomembne naloge, kot so preverjanje skladnosti medicinskih naprav z zahtevanimi specifikacijami ali poravnavanje mikroskopskih čipov v polprevodnikih.

Zoom objektivi: uravnoteženje prilagodljivosti in zmogljivosti v dinamičnih aplikacijah strojno vidnega sistema

Parfokalna konstrukcija in motorizirano krmiljenje za prilagodljivo nastavitev polja vidnosti

Današnji zoom objektivi lahko prilagajajo svoje polje vidnosti, hkrati pa ohranjajo vse v ostrem fokusu, kar omogoča tako imenovana parfokalna stabilizacija. To je zelo pomembno na robotskih sestavnih linijah, kjer se predmeti neprestano premikajo na različnih razdaljah od kamere. Motorizirano krmiljenje pomeni, da operaterji ne morajo več neprestano ročno ponastavljati nastavitev ob spremembi povečave. Po podatkih časopisa Vision Systems Journal iz lani to zmanjša čas pregleda za približno 15 %, kar se s časom znatno nabere. Pri preverjanju izdelkov na tekočih trakovih, ki se nikoli ne ustavijo, ti objektivi sledijo delom, ko mimohajajo, celo kadar se njihov položaj glede na kot kamere spreminja. Kaj jih naredi tako učinkovite? Vgrajeni sistemi, ki neprestano preverjajo in samodejno popravljajo ostrost, s čimer zmanjšujejo tiste nadležne pavze med skeniranjem, ki upočasnjujejo proizvodne linije.

Različica nasproti raznolikosti: Ko povečava dodaja vrednost brez izgube natančnosti

Čeprav fiksni objektivi zagotavljajo najvišje ocene MTF, sodobni zoom objektivi dosežejo primerljivo jasnost z napredno optično stabilizacijo. Ključni dejavniki za razmislek so:

• Meje ločljivosti : Optika zoom objektivov danes zagotavlja dosledno ločljivost >120 lp/mm na celotnem obsegu goriščnih razdalj
• Ekonomika operacij : Zmanjšanje zamenjave strojne opreme zmanjša delovno obremenitev za kalibracijo za 30 %
• Zmanjševanje napak : Nadzor na več položajih izogne slepim mestom pri zaznavanju napak na tiskanih vezjih

Vodilni proizvajalci poročajo o natančnosti pregleda 99,2 % pri uporabi zoom objektivov za fleksibilne naloge, kot je preverjanje mešanih pakiranj izdelkov. Ta raznolikost izogne tradicionalnemu kompromisu glede ločljivosti in jih naredi idealne za dinamična obrati, ki obravnavajo različne proizvodne serije.

Ste pripravljeni izbrati pravilno vrsto strojnega vidnega objektiva?

Ustrezna vrsta leče je odvisna od vaših prednostnih nalog: stabilnost (fiksna leča), natančnost (telecentrična leča) ali prilagodljivost (zum leča). Če zaznate lastnosti leče z zahtevami vaše aplikacije glede hitrosti, merjenja in raznovrstnosti izdelkov, boste dosegli dosledne rezultate pregleda.

Za prilagojeno usmeritev pri izbiri fiksnih, telecentričnih ali zoom leč, vključno z njihovo združljivostjo z vašim sistemom kamere, sodelujte z ponudnikom, ki ima dokazano industrijsko izkušnjo. HIFLY-jeva 15-letna izkušnja obsega vse tri vrste leč ter integrirane rešitve strojno vidnega sistema, kar zagotavlja usklajenost z vašimi proizvodnimi potrebami. Kontaktirajte nas že danes za brezplačno posvetovanje, da optimizirate izbiro leč.