기계 비전용 텔레센트릭 렌즈
텔레센트릭 렌즈는 주로 산업용 렌즈의 시차를 보정하도록 설계된 특수 렌즈를 지칭합니다.
산업용 렌즈를 사용할 때, 측정 대상은 보통 가까이에 있어 이미지가 멀리 있는 것처럼 보입니다. 이는 배율 변화, 렌즈 왜곡, 낮은 해상도, 흐릿한 가장자리와 같은 문제를 일으킬 수 있습니다. 이는 대상을 측정 평면에 두지 않기 때문에 발생합니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 기계 비전 엔지니어들은 텔레센트릭 렌즈를 개발했습니다. 이 렌즈는 정밀 측정과 계측에 명확한 이점을 제공합니다.
어떤 적용 분야에 텔레센트릭 렌즈를 사용해야 합니까?
텔레센트릭 렌즈는 고유한 장점과 특성으로 인해 6가지 상황에서 대상 검사에 가장 적합합니다.
- 두꺼운 대상(두께가>시야각(FOV) 지름의 1/10)을 감지해야 할 때
- 동일한 평면에 있지 않은 대상을 감지해야 할 때
- 대상이 렌즈에서 얼마나 떨어져 있는지 명확하지 않을 때
- 개구부가 있는 3차원 대상을 감지해야 할 때
- 낮은 왜곡과 거의 완전히 일관된 이미지 밝기가 필요할 때
- 결함이 동일한 방향의 평행 조명 하에서만 감지될 수 있을 때
텔레센트릭 렌즈 VS 일반 렌즈
기계 비전 통합업체들은 우수한 광학 시스템이 더 나은 시스템 성능에 중요하다는 것을 알고 있습니다. 텔레센트릭 렌즈는 영상 응용 분야에서 정확한 크기 측정에 필수적입니다. 소프트웨어 엔지니어는 기계 부품의 정확한 측정을 위해 최소한의 왜곡을 가진 선명한 이미지가 필요합니다. 기계 비전 통합업체들은 최적의 시스템 성능을 위해 우수한 광학 시스템의 중요성을 이해하고 있습니다.
텔레센트릭 렌즈는 영상 응용 분야에서 정밀한 크기 측정에 필수적입니다. 최소한의 왜곡을 가진 선명한 이미지는 소프트웨어 엔지니어가 기계 부품을 정확하게 측정하는 데 중요합니다. 적절한 배치는 3차원 대상에서 배율 변화를 초래할 수 있는 시점 효과를 최소화해야 합니다.
- 대상 변위로 인한 배율 변화
- 이미지 왜곡
- 시점 오류
- 낮은 이미지 해상도
광원 기하학으로 인한 대상 가장자리 위치의 불확실성
텔레센트릭 렌즈는 위의 대부분의 문제를 줄이거나 심지어 제거할 수 있어, 고정밀 측정 응용 분야 개발의 핵심 구성 요소입니다.
장점—제한된 시점 오류
텔레센트릭 렌즈를 사용할 때, 대상의 크기는 렌즈와의 거리에 관계없이 이미지에서 일정하게 유지됩니다. 산업용 부품을 촬영할 때, 표준 렌즈는 시점 오류를 표시할 수 있습니다. 반면, 텔레센트릭 렌즈는 이러한 효과를 제거할 수 있습니다.
텔레센트릭 렌즈를 사용할 때, 대상의 크기는 렌즈와의 거리에 관계없이 이미지에서 일정하게 유지됩니다. 표준 렌즈와 텔레센트릭 렌즈로 산업용 부품을 촬영할 때, 표준 렌즈는 시점 오류를 표시할 수 있습니다. 반면, 텔레센트릭 렌즈는 이러한 효과를 제거할 수 있습니다.
일반 광학 시스템을 사용하여 3차원 대상(완전히 평평하지 않은 대상)을 영상화할 때, 먼 대상은 가까운 대상보다 작게 보입니다. 따라서 원통형 공동(캐비티)을 영상화할 때, 상단과 하단 크라운 가장자리는 실제로 동일함에도 불구하고 두 개의 동심원으로 보입니다.
반면, 텔레센트릭 렌즈를 사용할 때, 두 크라운 가장자리는 완전히 겹치고, 하단 크라운 가장자리는 완전히 가려집니다.
장점—높은 해상도
텔레센트릭 렌즈는 전체 시야에 걸쳐 높은 해상도를 제공합니다. 이는 현미경, 계측, 기계 비전과 같이 높은 해상도가 필요한 응용 분야에 적합합니다.
참고: 왼쪽은 일반 광학 렌즈를 사용하고, 오른쪽은 텔레센트릭 렌즈를 사용합니다.
장점 - 낮은 왜곡
왜곡은 측정 정확도를 제한하는 가장 심각한 문제 중 하나입니다. 일반 광학 기기는 몇 퍼센트에서 수십 퍼센트에 이르는 왜곡 값을 가질 수 있습니다. 이는 정확한 측정을 어렵게 만듭니다. 이 문제는 비텔레센트릭 렌즈에서 더 심각해집니다.
비텔레센트릭 렌즈에서 문제가 악화됩니다. 고품질 텔레센트릭 렌즈는 일반적으로 매우 낮은 왜곡을 가지며, 값은 0.1% 이내입니다; 이 값은 매우 작아 보이지만, 이로 인한 측정 오차는 고해상도 카메라에서 픽셀 크기에 가까울 것입니다.
(왼쪽은 핀쿠션(pincushion)형 왜곡, 오른쪽은 배럴(barrel)형 왜곡)
(왼쪽 이미지는 텔레센트릭 렌즈로 촬영되어 어떤 형태의 왜곡도 없고, 오른쪽 이미지는 일반 렌즈로 촬영되어 강한 방사형 왜곡을 보입니다.)
장점—가장자리 위치 불확실성 없음
대상을 역광으로 촬영할 때, 그 가장자리의 정확한 위치를 결정하기가 종종 어렵습니다. 이는 어두운 배경에서 대상 가장자리의 밝은 픽셀이 어두운 픽셀과 겹추는 경향이 있기 때문입니다. 또한, 대상이 매우 3차원적인 형태를 가지고 있다면, 경계 효과가 측정 정확도를 더 제한할 것입니다.
(Fig.1) (Fig.2)
(Fig.1) 렌즈로 촬영한 사진에서 기어 구멍의 내벽이 보이고, 전체 기어가 중심을 따라 볼록하며, 개구부와 외곽 가장자리 데이터가 실제가 아니고, 가장자리 읽기가 어렵고, 매우 복잡한 알고리즘 보정이 필요합니다.
(Fig.2) 텔레센트릭 렌즈로 기어를 촬영할 때, 기어 구멍의 내측 가장자리와 기어 외곽 가장자리가 명확하게 윤곽을 이루며, 개구부 데이터가 실제이고, 구멍의 내벽이 보이지 않으며 외벽이 왜곡되지 않고, 이미지 보정이 필요하지 않습니다.
(Fig.3) (Fig.4)
(Fig.3) 시점 오류와 부정확한 포커싱으로 인해 일반 렌즈로 촬영할 때 내벽이 보이고, 가장자리 추출이 명확하지 않으며, 플라스틱 금형의 통풍 구멍(빨간색으로 표시)을 촬영할 때 그림자가 생겨 인식에 영향을 미칩니다.
(Fig.4) 텔레센트릭 렌즈로 촬영합니다. 텔레센트릭 렌즈는 평행광의 텔레센트릭 특성을 가지고 있어 시점 오류가 없습니다. 따라서 플라스틱 금형의 통풍 구멍(빨간색으로 표시)을 촬영할 때 내벽 가장자리가 명확하고 데이터가 정확합니다. 원형 구멍(초록색)을 촬영할 때 구멍 가장자리가 명확하고, 버(burr)와 개구부 크기를 감지하기 쉽습니다.
다른 구조와 광학 설계를 가진 텔레센트릭 렌즈
텔레센트릭 렌즈에는 다양한 유형이 있습니다. 이러한 유형은 응용 분야와 설계에 기반합니다. 유형에는 대상 공간, 이미지 공간 및 바이-텔레센트릭 렌즈가 있습니다.
이 세 가지 렌즈는 설계와 응용에서 명백한 차이가 있으며, 어떤 렌즈를 선택할지는 측정 정확도, 이미지 품질, 응용 시나리오를 포함한 특정 필요에 따라 결정됩니다. 대상 공간 텔레센트릭 렌즈는 대상 단에서 텔레센트릭 특성을 가집니다.
이미지 공간 텔레센트릭 렌즈는 영상 단에서 특성을 가집니다. 바이-텔레센트릭 렌즈는 양쪽 단에서 텔레센트릭 특성을 가져 더 높은 정확도와 일관성을 제공합니다. 바이-텔레센트릭 렌즈는 양쪽 단에서 텔레센트릭 특성을 가져 더 높은 정확도와 일관성을 제공합니다.
대상 공간 텔레센트릭 렌즈
측정, 검사 및 산업 비전 시스템에서 널리 사용되며, 특히 대상의 크기와 형태를 정확하게 측정해야 하는 상황에서 사용됩니다. Vision Datum은 AOI(자동 광학 검사) 응용 분야에 적합한 컴팩트한 텔레센트릭 렌즈를 제공합니다.
대상 공간에서의 텔레센트릭 영상화, 여기서 조리개는 물체의 후면 초점면에 위치합니다. 입사 동공은 무한대에 위치하며, 물체 앞의 주광선은 광축에 평행합니다. 합리적인 운동 범위 내에서, 대상의 배율은 대상 거리에 독립적이며, 대상 거리가 변해도 이미지 높이는 변하지 않습니다.
대상 측 텔레센트릭 렌즈
이미지 공간 텔레센트릭 영상화, 여기서 조리개는 물체의 전면 초점면에 위치합니다. 출사 동공은 무한대에 있으며, 물체 후의 주광선은 광축에 평행합니다. (이 구조의 텔레센트릭 렌즈가 필요하시면 저희에게 연락해 주세요)
바이-텔레센트릭 렌즈
바이-텔레센트릭 렌즈는 대상 공간 텔레센트릭 특성과 이미지 공간 텔레센트릭 특성의 장점을 결합합니다. 심도 범위 내에서, 대상의 거리 또는 카메라의 거리는 영상화 시스템의 배율에 영향을 미치지 않습니다.
적용 분야: 대상 공간과 이미지 공간의 텔레센트릭 문제를 동시에 해결해야 하는 상황에 적합하며, 정밀 측정 분야에서 사용됩니다.
Vision Datum 바이-텔레센트릭 렌즈
- 심도는 대상/이미지 텔레센트릭성보다 크며, 이는 동일한 작업 거리에서 바이-텔레센트릭 렌즈가 더 넓은 범위의 대상을 관찰할 수 있음을 의미하며, 관찰 대상의 높이 차이가 큰 상황에 적합합니다.
- 더 높은 텔레센트릭성은 더 정확한 측정 결과를 제공할 수 있습니다.
- 높은 해상도: 작은 픽셀 이미지 센서를 사용하더라도, 바이-텔레센트릭 렌즈는 고해상도 이미지를 생성할 수 있으며, 이는 고화질 이미지가 필요한 응용 시나리오에 매우 유익합니다.
- 대면적 카메라를 지원하며, 저희의 고해상도 카메라와 라인 스캔 카메라와 함께 사용할 수 있습니다.
- 더 정확하고 일관된 배율: 바이-텔레센트릭 렌즈는 더 정확하고 일관된 배율을 제공할 수 있으며, 이는 정밀 측정이 필요한 응용 분야에 중요한 장점입니다.
- 대시야각 응용 분야에 사용할 수 있습니다.
- 바이-텔레센트릭 렌즈는 비싸므로, 많은 사람들이 텔레센트릭 렌즈를 감당할 수 없습니다.
- 배율이 작을수록 크기가 크고 무거워집니다.
최적의 선택-광원에 적응된 텔레센트릭 렌즈
텔레센트릭 렌즈는 평행 광원과 함께 가장 잘 작동합니다. 대부분의 산란광을 필터링하므로, 자연광에서 이미지가 더 어둡게 보일 수 있습니다. 텔레센트릭 렌즈와 함께 평행 광원을 사용하면 대상 가장자리의 선명도와 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 감지过程中的 노이즈를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
적응 광원 유형
텔레센트릭 평행 광원: LED가 볼록 렌즈의 초점에 배치되어 있어, 방출되는 빛이 평행하며 텔레센트릭 렌즈와 함께 사용에 적합하며, 점 광원과 텔레센트릭 광원 등이 있습니다.
평행 면 광원: 일반 면 광원의 확산판 표면에 광 제어 필름을 추가하여 광원의 평행성을 향상시킵니다. 백라이트와 같이 더 큰 조명 영역이 필요한 장면에 적합합니다.
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