Principio de diseño de lentes telecéntricos y ventajas técnicas

La lente telecéntrica es un diseño óptico en el que el rayo principal está paralelo al eje óptico. Debido a estas características, las principales ventajas de la lente telecéntrica es eliminar la distorsión cuando está fuera de foco y proporcionar un rendimiento de imagen superior al realizar mediciones e inspecciones de alta precisión.

Ⅰ. Definición de lente telecéntrica

La lente telecéntrica tiene tres categorías, telecéntrica de objeto, telecéntrica de imagen y bitelecéntrica. La diferencia entre estos tres tipos radica en que el rayo principal que es paralelo al eje óptico está en el lado del objeto, o en el lado de la imagen, o en ambos lados, el del objeto y el de la imagen. Las lentes telecéntricas para el espacio de objetos y las lentes bi-telecéntricas son las lentes telecéntricas más populares en aplicaciones.

Ⅱ. Diseño de lentes telecéntricas

El propósito del diseño de lentes telecéntricas es eliminar la diferencia de aumento causada por la inconsistencia de la distancia entre el objeto medido y la lente. Y diferentes lentes telecéntricos necesitarán diferentes diseños telecéntricos.

1. El principio de diseño de la trayectoria de la luz telecéntrica del espacio del objeto

El centro convergente del rayo principal del espacio del objeto paralelo al eje óptico se encuentra infinitamente lejos del espacio de la imagen, que se denomina objeto camino de luz telecéntrico espacial. Su función es: puede eliminar el error de lectura causado por un enfoque incorrecto del objeto.

2. El principio de diseño de la trayectoria de luz telecéntrica del lado de la imagen

El centro convergente del rayo principal del lado de la imagen paralelo al eje óptico está ubicado infinitamente lejos del objeto, que se llama la trayectoria de luz telecéntrica del lado de la imagen. Su función es eliminar el error de medición causado por el enfoque incorrecto en el lado de la imagen.

3. El principio de diseño de la trayectoria óptica telecéntrica en ambos lados

Integra las funciones duales de telecentricidad del espacio del objeto/espacio de la imagen, y se utiliza principalmente en el campo de la medición y detección de la visión. Objetivo bi-telecéntrico, que también se denomina lente telecéntrico doble, adopta este principio.

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Ⅲ. Ventajas técnicas de la lente telecéntrica

1. Alta resolución

La resolución de la imagen generalmente se mide por la CTF (función de transferencia de contraste) que cuantifica el contraste de frecuencia espacial existente del sensor de imagen, y la unidad es lp/mm. La mayoría de los integradores de visión artificial a menudo solo reúnen una gran cantidad de lentes baratos de bajo píxel y baja resolución y, finalmente, solo pueden generar imágenes borrosas. Con una lente telecéntrica, incluso con un sensor de imagen de píxeles pequeños, se pueden generar imágenes de alta resolución.

2. Verdadero diseño de lente telecéntrica: profundidad de campo ultra amplia y baja distorsión

Hubo una opinión de que la lente telecéntrica resuelve principalmente el problema de la distorsión. De hecho, la lente telecéntrica resuelve no solo el problema de la distorsión, sino que la baja distorsión es solo un atributo adicional de la lente telecéntrica. Las características ópticas únicas de la lente telecéntrica: cuando el objeto se mueve en el campo de visión, su aumento en diferentes posiciones no cambiará, lo que determina que no pueda ser reemplazada por lentes industriales comunes en algunos campos. Por ejemplo, su mayor profundidad de campo puede adaptarse bien al entorno de trabajo en el sitio, lo cual no es un problema que pueda resolverse solo con algoritmos.

3. Diseño único de trayectoria de luz paralela

Diseñar una lente industrial telecéntrica para imágenes de luz paralela no es complicado en teoría, pero otra cosa es conseguir una determinada resolución y calidad de imagen. El diseño y la fabricación de lentes telecéntricas es, de hecho, más difícil que una lente en el sentido general. La razón es que el tamaño de la lente óptica de la lente telecéntrica es relativamente grande, lo que dificulta la corrección de varias diferencias de fase de la luz del borde.

Para obtener una buena calidad de imagen de la campo de visión de borde, se requiere mayor precisión en el diseño y la fabricación del producto y, en muchos casos, es necesario que el diseñador tenga una experiencia de diseño relativamente rica.

Fotos tomadas con lentes convencionales (izquierda) y lentes telecéntricas (derecha)

Ⅳ. Elija el diseño de lente telecéntrica correcto

Cómo ch Elija el diseño de lente telecéntrico correcto? En primer lugar, el tamaño del CCD compatible con el objetivo debe ser igual o mayor que el tamaño del sensor de la cámara; En segundo lugar, calcule la revista cuando se confirmen el tamaño del objeto y el tamaño del sensor de la cámara, elija siempre una revista más pequeña si no existe una revista adecuada para cubrir toda el área del objeto. Finalmente, verifique el WD & tamaño de la lente para asegurarse de que pueda encajar en el diseño de todo el sistema. Preste atención a otros requisitos como distorsión o DOF si es necesario.

< strong>Referencias:

1. "Tutorial de lentes telecéntricos", Haosheng Hu, James C. Sitio web de la Facultad de Ciencias Ópticas de Wyant,

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