Principe de conception de l'objectif télécentrique et avantages techniques

L'objectif télécentrique est une conception optique dont le rayon principal est parallèle à l'axe optique. En raison de ces caractéristiques, les principaux avantages de l'objectif télécentrique sont d'éliminer la distorsion en cas de flou et de fournir des performances d'image supérieures lors de mesures et d'inspections de haute précision.

Ⅰ. Définition de l'objectif télécentrique

L'objectif télécentrique a trois catégories, télécentrique objet, télécentrique image et bi-télécentrique. La différence entre ces trois types réside dans le fait que le rayon principal qui est parallèle à l'axe optique se trouve du côté objet, ou du côté image, ou à la fois du côté objet et du côté image. L'objectif télécentrique à espace objet et l'objectif bi-télécentrique sont les objectifs télécentriques les plus populaires dans applications.

Ⅱ. Conception d'objectif télécentrique

Le but de la conception d'objectif télécentrique est d'éliminer la différence de grossissement causée par l'incohérence de la distance entre l'objet mesuré et l'objectif. Et différents objectifs télécentriques nécessiteront des conceptions télécentriques différentes.

1. Le principe de conception du trajet lumineux télécentrique de l'espace objet

Le centre convergent du rayon principal de l'espace objet parallèle à l'axe optique est situé à une distance infinie de l'espace image, appelé objet trajet lumineux télécentrique spatial. Sa fonction est : il peut éliminer l'erreur de lecture causée par une mise au point inexacte de l'objet.

2. Le principe de conception du trajet lumineux télécentrique côté image

Le centre convergent du rayon principal du côté image parallèle à l'axe optique est situé à une distance infinie de l'objet, appelé le trajet lumineux télécentrique côté image. Sa fonction est d'éliminer l'erreur de mesure causée par la mise au point imprécise du côté de l'image.

3. Le principe de conception du chemin optique télécentrique des deux côtés

Il intègre la double fonction de télécentricité espace objet/espace image, et est principalement utilisé dans le domaine de la mesure et de la détection de la vision. Objectif bi-télécentrique, également appelé objectif double télécentrique, adopte ce principe.

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Ⅲ. Avantages techniques de l'objectif télécentrique

1. Haute résolution

La résolution de l'image est généralement mesurée par la CTF (fonction de transfert de contraste) qui quantifie le contraste de fréquence spatiale existant du capteur d'image, et l'unité est lp/mm. La plupart des intégrateurs de vision industrielle se contentent souvent de rassembler un grand nombre d'objectifs bon marché à faible pixel et à faible résolution, et ne peuvent finalement générer que des images floues. Avec un objectif télécentrique, même avec un petit capteur d'image pixel, des images haute résolution peuvent être générées.

2. Véritable conception d'objectif télécentrique : profondeur de champ ultra large et faible distorsion

Il y avait un point de vue selon lequel l'objectif télécentrique résout principalement le problème de distorsion. En fait, l'objectif télécentrique résout non seulement le problème de distorsion, mais la faible distorsion n'est qu'un attribut supplémentaire de l'objectif télécentrique. Les caractéristiques optiques uniques de l'objectif télécentrique : lorsque l'objet se déplace dans le champ de vision, son grossissement dans différentes positions ne changera pas, ce qui détermine qu'il ne peut pas être remplacé par des objectifs industriels ordinaires dans certains domaines. Par exemple, sa plus grande profondeur de champ peut être bien adaptée à l'environnement de travail sur site, ce qui n'est pas un problème qui ne peut être résolu que par des algorithmes.

3. Conception unique de chemin lumineux parallèle

La conception d'un objectif industriel télécentrique pour l'imagerie parallèle n'est pas compliquée en théorie, mais c'est une autre affaire d'obtenir une certaine résolution et une certaine qualité d'image. La conception et la fabrication d'un objectif télécentrique est en effet plus difficile qu'un objectif au sens général. La raison en est que la taille de la lentille optique de l'objectif télécentrique est relativement grande, ce qui rend plus difficile la correction des différentes différences de phase de la lumière de bord.

Afin d'obtenir une bonne qualité d'image de la champ de vision périphérique, une plus grande précision de conception et de fabrication du produit est requise, et dans de nombreux cas, il est nécessaire que le concepteur ait une expérience de conception relativement riche.

Photos prises avec un objectif conventionnel (à gauche) et un objectif télécentrique (à droite)

Ⅳ. Choisissez la bonne conception d'objectif télécentrique

Comment ch oose la bonne conception d'objectif télécentrique? Tout d'abord, la taille du CCD compatible avec l'objectif doit être égale ou supérieure à la taille du capteur de la caméra ; Deuxièmement, calculez le mag lorsque la taille de l'objet et la taille du capteur de la caméra sont confirmées, choisissez toujours un mag plus petit s'il n'existe pas de mag approprié afin de couvrir toute la zone de l'objet. Enfin, vérifiez le WD & taille de l'objectif pour s'assurer qu'il peut s'adapter à la conception de l'ensemble du système. Faites attention aux autres exigences telles que la distorsion ou le DOF si nécessaire.

< strong>Références :

1. "Tutoriel de l'objectif télécentrique", Haosheng Hu, James Site Web du Collège des sciences optiques C. Wyant,

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