Principio di progettazione dell'obiettivo telecentrico e vantaggi tecnici

L'obiettivo telecentrico è un progetto ottico in cui il raggio principale è parallelo all'asse ottico. A causa di queste caratteristiche, i principali vantaggi dell'obiettivo telecentrico sono eliminare la distorsione quando non è a fuoco e fornire prestazioni dell'immagine superiori quando si eseguono misurazioni e ispezioni ad alta precisione.

Ⅰ. Definizione telecentrica della lente

L'obiettivo telecentrico ha tre categorie, telecentrico oggetto, telecentrico immagine e bi-telecentrico. La differenza tra questi tre tipi sta nel fatto che il raggio principale che è parallelo all'asse ottico è sul lato dell'oggetto, o sul lato dell'immagine, o in entrambi i lati dell'oggetto e dell'immagine. L'obiettivo telecentrico per lo spazio degli oggetti e l'obiettivo bi-telecentrico sono gli obiettivi telecentrici più popolari in applicazioni.

Ⅱ. Design dell'obiettivo telecentrico

Lo scopo del design dell'obiettivo telecentrico è eliminare la differenza di ingrandimento causata dall'incoerenza della distanza tra l'oggetto misurato e l'obiettivo. E obiettivi telecentrici diversi avranno bisogno di design telecentrici diversi.

1. Il principio di progettazione del percorso luminoso telecentrico dello spazio dell'oggetto

Il centro convergente del raggio principale dello spazio dell'oggetto parallelo all'asse ottico si trova infinitamente lontano dallo spazio dell'immagine, che è chiamato l'oggetto percorso luminoso telecentrico spaziale. La sua funzione è: può eliminare l'errore di lettura causato da una messa a fuoco imprecisa dell'oggetto.

2. Il principio di progettazione del percorso ottico telecentrico lato immagine

Il centro convergente del raggio principale del lato dell'immagine parallelo all'asse ottico si trova infinitamente lontano dall'oggetto, che è chiamato il percorso ottico telecentrico lato immagine. La sua funzione è quella di eliminare l'errore di misura causato dalla messa a fuoco imprecisa sul lato dell'immagine.

3. Il principio di progettazione del percorso ottico telecentrico su entrambi i lati

Integra le doppie funzioni di telecentricità spazio oggetto/spazio immagine ed è utilizzato principalmente nel campo della misurazione e rilevamento della vista. Obiettivo bi-telecentrico, chiamato anche obiettivo doppio telecentrico, adotta questo principio.

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Ⅲ. Vantaggi tecnici dell'obiettivo telecentrico

1. Alta risoluzione

La risoluzione dell'immagine è generalmente misurata dalla CTF (funzione di trasferimento del contrasto) che quantifica il contrasto di frequenza spaziale esistente del sensore di immagine e l'unità è lp/mm. La maggior parte degli integratori di visione artificiale spesso raccolgono solo un gran numero di obiettivi economici a basso pixel e bassa risoluzione e alla fine possono solo generare immagini sfocate. Con un obiettivo telecentrico, anche con un sensore di immagine con pixel di piccole dimensioni, è possibile generare immagini ad alta risoluzione.

2. Vero design dell'obiettivo telecentrico: profondità di campo ultra ampia e bassa distorsione

Si pensava che l'obiettivo telecentrico risolvesse principalmente il problema della distorsione. In effetti, l'obiettivo telecentrico risolve non solo il problema della distorsione, ma la bassa distorsione è solo un attributo aggiuntivo dell'obiettivo telecentrico. Le caratteristiche ottiche uniche dell'obiettivo telecentrico: quando l'oggetto si muove nel campo visivo, il suo ingrandimento in diverse posizioni non cambierà, il che determina che non può essere sostituito da normali obiettivi industriali in alcuni campi. Ad esempio, la sua maggiore profondità di campo può essere ben adattata all'ambiente di lavoro in loco, il che non è un problema che può essere risolto solo da algoritmi.

3. Design unico del percorso ottico parallelo

La progettazione di un obiettivo industriale telecentrico per l'imaging a luce parallela non è complicato in teoria, ma un'altra questione è ottenere una certa risoluzione e qualità dell'immagine. L'obiettivo telecentrico progettazione e fabbricazione è infatti più difficile di un obiettivo in senso generale. Il motivo è che la dimensione dell'obiettivo ottico dell'obiettivo telecentrico è relativamente grande, il che rende più difficile la correzione di varie differenze di fase della luce di bordo.

Per ottenere una buona qualità dell'immagine del campo visivo marginale, è richiesta una progettazione del prodotto e una precisione di produzione più elevate e in molti casi è necessario che il designer abbia un'esperienza di progettazione relativamente ricca. 

Foto scattate da obiettivo convenzionale (sinistra) e obiettivo telecentrico (destra)

Ⅳ. Scegli il design dell'obiettivo telecentrico giusto

Come ch oose il giusto design dell'obiettivo telecentrico? Prima di tutto, la dimensione del CCD compatibile con l'obiettivo dovrebbe essere uguale o maggiore della dimensione del sensore della fotocamera; In secondo luogo, calcola il mag quando le dimensioni dell'oggetto e del sensore della fotocamera sono confermate, scegli sempre un mag più piccolo se non esiste un mag adatto in modo da coprire tutta l'area dell'oggetto. Infine, controlla WD & dimensione dell'obiettivo per assicurarsi che possa adattarsi al design dell'intero sistema. Presta attenzione ad altri requisiti come la distorsione o DOF se necessario.

< strong>Riferimenti:

1. "Tutorial di obiettivo telecentrico", Haosheng Hu, James C. Sito web del Wyant College of Optical Sciences,

https://wp.optics.arizona.edu/optomech/wp-content /uploads/sites/53/2016/10/Tutorial_Hu_Haosheng.pdf