Qu'est-ce que les objectifs télécentriques

Objectif télécentrique pour la vision industrielle

L'objectif télécentrique fait principalement référence à 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 à l'image un aspect lointain. Cela peut entraîner des problèmes tels que des changements de grossissement, une distorsion de l'objectif, une faible résolution et des bords flous. Cela se produit parce que l'objet ne se trouve souvent pas dans le plan de mesure.

Pour résoudre ces problèmes, les ingénieurs en vision industrielle ont créé un objectif télécentrique. Cet objectif offre des avantages évidents pour une mesure et une métrologie précises.

Quelle application doit utiliser un objectif télécentrique ?

Les objectifs télécentriques sont idéaux 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 ;
• Lorsqu'il n'est pas clair à quelle distance se trouve l'objet de l'objectif ;
• Lorsque vous devez détecter des objets tridimensionnels avec des ouvertures ;
• Lorsqu'une faible distorsion et une luminosité d'image presque totalement 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 de vision industrielle savent qu'une bonne optique est importante 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 les pièces mécaniques avec précision. Les intégrateurs de vision industrielle comprennent l'importance d'utiliser une bonne optique 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 essentielles pour que les ingénieurs logiciels puissent mesurer avec précision les pièces mécaniques. Un placement approprié doit minimiser les effets de perspective, qui peuvent entraîner des changements de grossissement dans les objets tridimensionnels.

• Le grossissement change en raison du déplacement de l'objet
• Distorsion de l'image
• Erreur de perspective
• Mauvaise résolution d'image

Incertitude dans la position du bord de l'objet en raison de la géométrie de la source lumineuse

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

Avantages – Erreur de perspective limitée

En utilisant 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 vue de pièces industrielles, les objectifs standard peuvent présenter des erreurs de perspective. Les objectifs télécentriques, en revanche, peuvent éliminer ces effets.

En utilisant 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 standard et télécentriques, les objectifs standard 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) à l'aide d'optiques normales, les objets éloignés apparaissent plus petits que les objets proches. Ainsi, lors de l'imagerie d'une cavité cylindrique, les bords supérieur et inférieur de la couronne apparaissent comme deux cercles concentriques, même s'ils sont en réalité identiques.

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

Avantages – Haute résolution

Les objectifs télécentriques offrent une haute résolution sur l'ensemble du champ de vision. Ils sont donc adaptés aux applications qui nécessitent une haute résolution, telles que la microscopie, la métrologie et la vision industrielle.

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 des mesures. Les appareils optiques classiques peuvent avoir des valeurs de distorsion allant de quelques pour cent à plusieurs 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 distorsion très faible, avec des valeurs de l'ordre de 0,1 % ; bien que cette valeur semble très faible, l'erreur de mesure qu'elle entraîne sera proche de la taille d'un pixel dans un appareil photo haute résolution.

      (à gauche, il s'agit d'une distorsion de type "coussin à épingles", à droite, d'une distorsion de type "barillet")

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

Avantages : aucune incertitude sur la position des bords

Lorsque l'on photographie un objet à contre-jour, il est souvent difficile de déterminer l'emplacement exact de son bord. En effet, sur un fond sombre, les pixels clairs situés sur le bord de l'objet ont tendance à se superposer aux pixels sombres. De plus, si l'objet a une forme très tridimensionnelle, les effets de bord limiteront encore davantage la précision de la mesure.

   
（Fig.1） （Fig.2）

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

(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 d'ouverture sont réelles, il n'y a pas de paroi intérieure visible du trou et la paroi extérieure est déformée, 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 nette et il y a une ombre lors de la prise de vue du trou d'aération du moule en plastique (entouré en rouge), ce qui affecte la reconnaissance.

(Fig. 4) Prise de vue avec un objectif télécentrique. Étant donné que l'objectif télécentrique présente 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 d'aération du moule en plastique (entouré 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 les objectifs à espace objet, à espace image et bi-télécentriques .

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

Les objectifs télécentriques à 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 espace objet

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

Imagerie télécentrique dans l'espace objet, où l'ouverture est située au niveau du 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 grossissement 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 spatiale, 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 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 de la caméra n'affecte pas le grossissement 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 supérieure à la télécentricité objet/image, ce qui signifie qu'à la même distance de travail, l'objectif bi-télécentrique peut observer une plus large gamme d'objets, ce qui convient aux situations où la différence de hauteur des objets à observer est importante
• 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 à grande surface et peut être utilisé avec nos caméras haute résolution et nos caméras à balayage linéaire
• Grossissement plus précis et cohérent : les objectifs bi-télécentriques peuvent fournir un grossissement plus précis et cohérent, ce qui constitue un avantage important pour les applications nécessitant une mesure précise
• Peut être utilisé pour des applications à large champ de vision
• Les objectifs bi-télécentriques sont chers, donc peu de gens peuvent se permettre des objectifs télécentriques
• Plus le grossissement est faible, plus la taille est grande et plus elle est lourde.

Meilleur choix - Objectif télécentrique adapté à la source lumineuse

Les objectifs télécentriques fonctionnent mieux avec une source lumineuse parallèle. Ils filtrent la plupart des lumières diffuses, de sorte que les images peuvent apparaître plus sombres à la lumière naturelle. L'utilisation d'une source lumineuse parallèle avec des objectifs télécentriques peut améliorer la clarté et la stabilité des bords des objets. Elle peut également contribuer à réduire le bruit lors de la détection.

Type de source lumineuse adaptative
Source lumineuse parallèle télécentrique : Étant donné que la LED est placée au foyer de la lentille convexe, la lumière émise est parallèle et adaptée à une utilisation avec des lentilles télécentriques, telles que la source lumineuse ponctuelle et la source lumineuse télécentrique.

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

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