Typer av maskinvisionslinser förklarade: fasta, telecentriska och zoomlinser

Linser med fast brännvidd: Grundstenen för stabilitet och skärpa inom maskinvision

Konstant förstoring, minimal distorsion och hög MTF-prestanda

Industriell bildbehandling ger mycket bättre resultat med linser med fast brännvidd linser med fast brännvidd eftersom de förblir stabila även när arbetsavstånden ändras. Dessa objektiv bibehåller förstoringen inom ±0,05 %, vilket är ganska imponerande med tanke på hur känslomässiga vissa applikationer kan vara. Den optiska konstruktionen är heller inte komplicerad, så distortionen hålls under 0,1 %. Det är mycket viktigt för noggranna mätningar i metrologiarbete. När det gäller bildkvalitetsmått uppnår dessa objektiv ett värde över 0,8 på MTF-skalan vid 50 linjepar per millimeter. Vad betyder allt detta? Skarpare kanter och detaljer som är lättare att identifiera tillförlitligt. Zoomobjektiv matchar helt enkelt inte denna typ av prestandakonsekvens i de flesta industriella miljöer.

Idealiska användningsområden: Inspektion i hög hastighet och upprepeliga metrologiuppgifter

Dessa linser fungerar mycket bra på platser där saker måste kontrolleras snabbt, till exempel vid inspektion av halvledarwafer. Deras konstruktion gör att de kan ta konsekventa bilder även vid hastigheter över 500 delar per minut. När det gäller noggrann mätning minskar dessa linser mätfel till under 1 mikrometer, eftersom fokus inte behöver justeras ständigt. Det sparar också pengar. En studie från Ponemon Institute från 2023 visade att företag sparade cirka 740 000 USD per år endast i arbetslönekostnader för omkalibrering av utrustning. Dessutom är byggnadskvaliteten tillräckligt robust för att hantera temperaturförändringar och vibrationer, vilket gör dem till oumbärliga verktyg för inspektion av bilkomponenter under montering eller för att säkerställa att medicintekniska apparater uppfyller kvalitetskraven.

Telecentriska linser: Precisionmätning genom ortografisk projektion

Eliminering av perspektivfel för verklig skalmätning över djup

Telecentriska objektiv fungerar annorlunda än vanliga optiska system eftersom de använder så kallad ortografisk projektion. I princip fångar dessa objektiv upp ljusstrålar som är parallella med varandra och träffar bildsensorn i rät vinkel. Den stora fördelen är att de eliminerar de irriterande perspektivförvrängningarna som påverkar mätningar när delar rör sig framåt eller bakåt. Tänk på något enkelt som ett cirkulärt hål i metall. Genom vanliga kamerobjektiv ser hålet ut som en ellips istället för en cirkel även om delen lutar en aning. Med telecentrisk avbildning förblir hålet dock perfekt cirkulärt oavsett hur det är placerat i förhållande till objektivet. Detta är mycket viktigt vid noggranna mätningar av hålstorlek i tillverkade delar. Forskning visar att vanliga uppsättningar kan avvika med upp till 3 procent utan korrekt kompensation, medan telecentriska lösningar uppnår underpixelnivåns noggrannhet även vid djupändringar på plus/minus 5 mm. Vad som gör detta så värdefullt är att förstoringen förblir exakt densamma oavsett om objektet befinner sig nära eller längre bort. Denna konsekvens är anledningen till att tillverkare litar på dem för att mäta saker som kanttjocklek eller avstånd mellan kontakter på kopplingar – uppgifter som vanliga objektiv inte kan hantera pålitligt.

Verklig ROI: Hur telecentriska objektiv minskar omarbete och kalibreringsfrekvens

Telecentriska lösningar minskar driftkostnaderna avsevärt vid högprecisionarbete eftersom de eliminerar perspektivfel redan från början. Fabriker som mäter små elektroniska komponenter ser cirka 40 procent färre felaktiga mätvärden som kasseras som skrot, samt ungefär 60 procent mindre tid spenderad på att åtgärda kalibreringsproblem efter övergången till telecentriska linser. Varför sker detta? Jo, dessa särskilda optikpaket påverkas inte av förändringar i djup eller konstiga kantdistorsioner som vanligtvis stör mätningarna och tvingar till regelbundna omjusteringar. Kombinera dem med högkvalitativa fästningar, och det du får är ett robust mätningssystem som bibehåller sin noggrannhet genom tusentals och åter tusentals produktionscykler utan att någon behöver ingripa för att justera systemet. Detta gör all skillnad för viktiga uppgifter såsom kontroll av att medicinska apparater uppfyller specifikationerna eller justering av mikroskopiska halvledarchip.

Zoomobjektiv: Balansering av flexibilitet och prestanda i dynamiska maskinvisionstillämpningar

Parfokal design och motorstyrning för anpassningsbar justering av bildområde

Modern zoomobjektiv kan justera sitt bildområde samtidigt som allt förblir fokuserat, tack vare så kallad parfokal stabilisering. Detta är mycket viktigt på robotbaserade monteringslinjer där objekt rör sig kontinuerligt på olika avstånd från kameran. Motorstyrda kontroller innebär att operatörer inte behöver justera inställningarna ständigt vid ändring av förstoringen. Enligt Vision Systems Journal förra året sparar detta cirka 15 % av inspektions tid – en besparing som ackumuleras över tid. Vid kontroll av produkter på löpande transportband följer dessa objektiv delarna när de passerar, även om deras position förändras i förhållande till kameravinkeln. Vad gör att de fungerar så bra? Inbyggda system som kontinuerligt övervakar och automatiskt justerar fokus, vilket minskar de irriterande pauserna mellan skanninger som bromsar produktionslinjerna.

Kompromisser mellan upplösning och mångsidighet: När zoom lägger till värde utan att försämra noggrannheten

Även om fastställda objektiv ger maximala MTF-värden uppnår moderna zoomobjektiv jämförbar skärpa genom avancerad optisk stabilisering. Viktiga överväganden inkluderar:

• Upplösningsgränser : Zoomoptiken levererar idag konsekvent >120 lp/mm upplösning över hela brännviddsområdet
• Driftsekonomi : Minskade byten av hårdvara minskar kalibreringsarbete med 30 %
• Felminimering : Inspektioner från flera positioner undviker blinda fläckar vid detektering av defekter på kretskort

Ledande tillverkare rapporterar 99,2 % inspektionsnoggrannhet vid användning av zoomobjektiv för flexibla uppgifter som verifiering av blandad produktförpackning. Denna mångsidighet undviker den traditionella kompromissen med avseende på upplösning och gör dem idealiska för dynamiska anläggningar som hanterar olika produktionspartier.

Redo att välja rätt typ av maskinvisionobjektiv?

Lämplig linstyp beror på dina prioriteringar: stabilitet (fast), precision (telecentrisk) eller flexibilitet (zoom). Genom att anpassa linsens egenskaper till din applikations hastighet, mätkrav och produktvariation uppnår du konsekventa inspektionsresultat.

För skräddarsydd vägledning angående fasta, telecentriska eller zoomlinser, inklusive deras kompatibilitet med ditt kamerasystem, samarbeta med en leverantör som har dokumenterad industriell erfarenhet. HIFLY:s 15-åriga expertis omfattar alla tre linstyper samt integrerade maskinvisionlösningar, vilket säkerställer att lösningen är anpassad till dina produktionsbehov. Kontakta oss idag för en kostnadsfri konsultation för att optimera ditt val av lins.