Qu'est-ce que les objectifs télécentriques

Objectif télécentrique pour la vision par ordinateur

L'objectif télécentrique désigne principalement un objectif spécial conçu pour corriger la parallaxe des objectifs industriels.

Lors de l'utilisation d'un objectif industriel, l'objet mesuré est généralement proche, ce qui donne l'impression que l'image est éloignée. Cela peut entraîner des problèmes tels que des variations de grandissement, une distorsion de l'objectif, une faible résolution et des bords flous. Cela se produit parce que l'objet n'est souvent pas dans le plan de mesure.

Pour résoudre ces problèmes, les ingénieurs en vision par ordinateur ont créé l'objectif télécentrique. Cet objectif offre des avantages clairs pour la mesure précise et la métrologie.

Dans quelles applications faut-il utiliser un objectif télécentrique ?

Les objectifs télécentriques sont les meilleurs pour inspecter des objets dans 6 situations en raison de leurs avantages et caractéristiques uniques.

• Lorsque vous devez détecter des objets épais (épaisseur>1/10 du diamètre du champ de vision) ;
• Lorsque vous devez détecter des objets qui ne sont pas dans le même plan ;
• Lorsque la distance entre l'objet et l'objectif est incertaine ;
• Lorsque vous devez détecter des objets tridimensionnels avec des ouvertures ;
• Lorsque une faible distorsion et une luminosité d'image presque parfaitement constante sont requises ;
• Lorsque les défauts ne peuvent être détectés que sous un éclairage parallèle dans la même direction.

Objectif télécentrique VS Objectif normal

Les intégrateurs en vision par ordinateur savent que de bonnes optiques sont importantes pour de meilleures performances du système. Les objectifs télécentriques sont nécessaires pour des mesures de taille précises dans les applications d'imagerie. Les ingénieurs logiciels ont besoin d'images claires avec une distorsion minimale pour mesurer précisément les pièces mécaniques. Les intégrateurs en vision par ordinateur comprennent l'importance d'utiliser de bonnes optiques pour des performances optimales du système.

Les objectifs télécentriques sont essentiels pour des mesures de taille précises dans les applications d'imagerie. Des images claires avec une distorsion minimale sont cruciales pour que les ingénieurs logiciels mesurent précisément les pièces mécaniques. Un placement approprié doit minimiser les effets de perspective, qui peuvent entraîner des changements de grandissement dans les objets tridimensionnels.

• Changements de grandissement dus au déplacement de l'objet
• Distorsion de l'image
• Erreur de perspective
• Faible résolution de l'image

Incertitude sur la position du bord de l'objet due à la géométrie de la source lumineuse

Les objectifs télécentriques peuvent réduire ou même éliminer la plupart des problèmes ci-dessus, ce qui en fait un composant clé dans le développement d'applications de mesure de haute précision.

Avantages — Erreur de perspective limitée

Lors de l'utilisation d'un objectif télécentrique, la taille de l'objet dans l'image reste constante quelle que soit sa distance par rapport à l'objectif. Lors de la prise de photos de pièces industrielles, les objectifs standards peuvent présenter des erreurs de perspective. Les objectifs télécentriques, en revanche, peuvent éliminer ces effets.

Lors de l'utilisation d'un objectif télécentrique, la taille de l'objet dans l'image reste constante quelle que soit sa distance par rapport à l'objectif. Lors de la photographie de pièces industrielles avec des objectifs standards et télécentriques, les objectifs standards peuvent présenter des erreurs de perspective. Les objectifs télécentriques, en revanche, peuvent éliminer ces effets.

Lors de l'imagerie d'un objet tridimensionnel (pas un objet parfaitement plat) en utilisant des optiques normales, les objets éloignés apparaissent plus petits que les objets proches. Ainsi, lors de l'imagerie d'une cavité cylindrique, les bords supérieurs et inférieurs de la couronne apparaissent comme deux cercles concentriques, bien qu'ils soient en réalité identiques.

En revanche, lors de l'utilisation d'un objectif télécentrique, les deux bords de la couronne se superposent complètement, et le bord inférieur de la couronne est complètement masqué.

Avantages — Haute résolution

Les objectifs télécentriques ont une haute résolution sur l'ensemble du champ de vision. Cela les rend adaptés aux applications nécessitant une haute résolution, telles que la microscopie, la métrologie et la vision par ordinateur.

PS : Le côté gauche utilise un objectif optique normal, et le côté droit utilise un objectif télécentrique.

Avantages - Faible distorsion

La distorsion est l'un des problèmes les plus graves qui limitent la précision de la mesure. Les dispositifs optiques réguliers peuvent avoir des valeurs de distorsion allant de quelques pour cent à des dizaines de pour cent. Cela rend les mesures précises difficiles. Le problème devient plus grave avec les objectifs non télécentriques.

Le problème s'aggrave avec les objectifs non télécentriques. Les objectifs télécentriques de haute qualité ont généralement une très faible distorsion, avec des valeurs inférieures à 0,1 % ; bien que cette valeur semble très petite, l'erreur de mesure qu'elle provoque sera proche de la taille d'un pixel dans une caméra haute résolution.

       (gauche est la distorsion de type "coussin", droite est la distorsion de type "barillet")

(L'image de gauche est prise avec un objectif télécentrique, montrant aucune distorsion de forme. L'image de droite est prise avec un objectif normal, montrant une forte distorsion radiale.)

Avantages — Aucune incertitude sur la position des bords

Lors de la photographie d'un objet contre la lumière, il est souvent difficile de déterminer l'emplacement exact de son bord. C'est parce que sur un fond sombre, les pixels lumineux au bord de l'objet ont tendance à se superposer aux pixels sombres. En outre, si l'objet a une forme très tridimensionnelle, les effets de bordure limiteront encore plus la précision de la mesure.

   
                      (Fig.1) (Fig.2)

(Fig.1) Dans la photo prise par l'objectif, la paroi intérieure du trou de l'engrenage est visible, l'engrenage entier est convexe le long du centre, les données de l'ouverture et du bord extérieur ne sont pas réelles, il est difficile de lire le bord, et une correction algorithmique très complexe est requise.

(Fig.2) Lorsque l'engrenage est photographié avec un objectif télécentrique, le bord intérieur du trou de l'engrenage et le bord extérieur de l'engrenage sont clairement délimités, les données de l'ouverture sont réelles, il n'y a pas de paroi intérieure visible du trou et la paroi extérieure est distordue, et aucune correction d'image n'est requise.

(Fig.3) En raison d'erreurs visuelles et d'une mise au point imprécise, lors de la prise de vue avec un objectif ordinaire, la paroi intérieure est visible, l'extraction des bords n'est pas claire, et il y a une ombre lors de la prise de vue du trou de ventilation du moule en plastique (cercle en rouge), ce qui affecte la reconnaissance.

(Fig.4) Prise de vue avec un objectif télécentrique. Étant donné que l'objectif télécentrique a les caractéristiques télécentriques de la lumière parallèle, il n'y a pas d'erreur visuelle. Par conséquent, lors de la prise de vue du trou de ventilation du moule en plastique (cercle en rouge), le bord de la paroi intérieure est clair et les données sont précises. Lors de la prise de vue du trou rond (vert), le bord du trou est clair, et il est facile de détecter les bavures et la taille de l'ouverture.

Objectifs télécentriques avec différentes structures et conceptions optiques
Il existe différents types d'objectifs télécentriques. Ces types sont basés sur leur application et leur conception. Les types incluent l'espace objet, l'espace image et les objectifs bi-télécentriques.

Ces trois objectifs présentent des différences évidentes dans la conception et l'application, et le choix de l'objectif dépend des besoins spécifiques, y compris la précision de la mesure, la qualité de l'image et les scénarios d'application. Les objectifs télécentriques de l'espace objet ont des caractéristiques télécentriques à l'extrémité objet.

Les objectifs télécentriques de l'espace image les ont à l'extrémité d'imagerie. Les objectifs bi-télécentriques ont des caractéristiques télécentriques aux deux extrémités pour une précision et une cohérence supérieures. Les objectifs bi-télécentriques ont des caractéristiques télécentriques aux deux extrémités pour une précision et une cohérence supérieures.

Objectif télécentrique de l'espace objet

Largement utilisé dans la mesure, l'inspection et les systèmes de vision industrielle, en particulier dans les situations où la taille et la forme des objets doivent être mesurées précisément. Vision Datum propose des objectifs télécentriques compacts adaptés aux applications AOI (Inspection Optique Automatique).

Imagerie télécentrique dans l'espace objet, où l'ouverture est située dans le plan focal arrière de l'objectif. La pupille d'entrée est située à l'infini, et le rayon principal devant l'objectif est parallèle à l'axe optique. Dans une plage de mouvement raisonnable, le grandissement de l'objet est indépendant de la distance de l'objet, et la hauteur de l'image ne change pas même si la distance de l'objet change.

Objectif télécentrique côté objet

 

Imagerie télécentrique de l'espace image, où l'ouverture est située dans le plan focal avant de l'objectif. La pupille de sortie est à l'infini et le rayon principal après l'objectif est parallèle à l'axe optique. (Si vous avez besoin de cet objectif télécentrique de cette structure, veuillez nous contacter)

Objectif bi-télécentrique

L'objectif bi-télécentrique combine les avantages de la télécentricité de l'espace objet et de la télécentricité de l'espace image. Dans la profondeur de champ, la distance de l'objet ou la distance de la caméra n'affectera pas le grandissement du système d'imagerie.
Application : Convient aux situations où il est nécessaire de résoudre les problèmes de télécentricité de l'espace objet et de l'espace image en même temps, comme dans le domaine de la mesure de précision.

Objectif bi-télécentrique Vision Datum

• La profondeur de champ est plus grande que la télécentricité objet/image, ce qui signifie qu'à la même distance de travail, l'objectif bi-télécentrique peut observer une gamme plus large d'objets, ce qui convient aux situations où la différence de hauteur des objets à observer est grande
• Une télécentricité plus élevée peut fournir des résultats de mesure plus précis
• Haute résolution : Même avec des capteurs d'image à petits pixels, les objectifs bi-télécentriques peuvent générer des images haute résolution, ce qui est très bénéfique pour les scénarios d'application qui nécessitent des images haute définition
• Prend en charge les caméras de grande surface et peut être utilisé avec nos caméras haute résolution et caméras à balayage linéaire
• Grandissement plus précis et cohérent : Les objectifs bi-télécentriques peuvent fournir un grandissement plus précis et cohérent, ce qui est un avantage important pour les applications qui nécessitent une mesure précise
• Peut être utilisé pour les applications à grand champ de vision
• Les objectifs bi-télécentriques sont chers, donc peu de personnes peuvent se permettre des objectifs télécentriques
• Plus le grandissement est petit, plus la taille est grande et plus il est lourd

Meilleur choix - Objectif télécentrique adapté à la source lumineuse

Les objectifs télécentriques fonctionnent le mieux avec une source lumineuse parallèle. Ils filtrent la plupart des lumières diffuses, donc les images peuvent paraître plus sombres en lumière naturelle. L'utilisation d'une source lumineuse parallèle avec des objectifs télécentriques peut améliorer la netteté et la stabilité des bords des objets. Cela peut aussi aider à réduire le bruit lors de la détection.

Type de source lumineuse adaptatif
Source lumineuse parallèle télécentrique : Étant donné que la LED est placée au foyer de la lentille convexe, la lumière émise est parallèle et convient à l'utilisation avec des objectifs télécentriques, tels que la source lumineuse ponctuelle et la source lumineuse télécentrique.

Source lumineuse de surface parallèle : Une couche de film de contrôle de la lumière est ajoutée à la surface du diffuseur de la source lumineuse de surface ordinaire pour améliorer le parallélisme de la source lumineuse. Il convient aux scènes qui nécessitent une zone d'éclairage plus grande, comme l'éclairage en contre-jour.

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