Jaké jsou výhody telecentrického objektivu ve video měřicím systému?

Pokud máte zkušenosti s jakýmkoli typem optických měřicích systémů, víte, jak důležitá je čočka v měřicím systému. Je to „oko“ systému a stejně jako lidské oko, pokud nesprávně něco vidí nebo měří, celý systém bude nepřesný. Právě proto je výběr vhodných čoček pro jakýkoli systém video měření velmi kritický.

Mezi širokou škálou objektivů dostupných na trhu jsou telecentrické objektivy nejlepší volbou, pokud jde o maximální přesnost a opakovatelnost měření. Nejsou to objektivy s nejlepším poměrem cena/výkon a ne každý video měřicí systém vyžaduje telecentrické objektivy. Pokud však jde o video měřicí systémy, kde je přesnost měření rozhodující – například u měřených objektů s výraznou výškovou variabilitou nebo hloubkou – jsou telecentrické objektivy nejvhodnější volbou. Tento článek vysvětlí důvody, proč jsou telecentrické objektivy nejlepší, a jaké výhody nabízejí.

Co je na telecentrickém objektivu zvláštní?

Než pochopíte výhody telecentrických objektivů, musíte pochopit rozdíly v principu činnosti telecentrického objektivu ve srovnání se standardním objektivem. Standardní nebo běžné objektivy fungují stejně jako lidské oči. Vzdálenější objekty vypadají menší nebo dále a blíže umístěné objekty vypadají větší a blíže. To nazýváme perspektiva. V fotografii to není problém, avšak u měření to způsobuje chybu a je to nepřijatelné. Telecentrický objektiv je konstruován tak, aby odstranil tuto perspektivní zkreslení. Pozoruje objekty ve výškově různých polohách se stejným zvětšením. Ať už se tedy měřená charakteristika nachází přesně v ohniskové rovině nebo mírně nad ní či pod ní, objektiv ji zobrazí ve stejné velikosti. To je pro měření revoluční změna, protože odstraňuje jednu z největších příčin variability optické kontroly.

Paralaxa je vážným problémem při měření

Velmi obtěžujícím problémem při optickém měření je chyba paralaxy. Vzniká tehdy, má-li měřený předmět určitou tloušťku nebo není přesně rovnoběžný se stolcem. U typického objektivu se při mírném posunu součásti nahoru či dolů zdá, že se změnila naměřená hodnota. Obrysy se zdají být posunuté. Vaše měření se tak stává nepravidelným.

Takové problémy lze vyřešit použitím telecentrických objektivů. Telecentrické objektivy udržují konstantní vzdálenost mezi objektivem a předmětem a zajišťují stálé zvětšení. To znamená, že měření zůstane konzistentní i v případě, že není součást umístěna dokonale. Toto je velmi výhodné při měření obráběných součástí se stupni, otvory a jinými složitými trojrozměrnými geometriemi. Nemusíte se starat o to, zda je součást umístěna dokonale rovnoběžně se stolcem – telecentrický objektiv kompenzuje tuto nepřesnost za vás.

Přesnost a opakovatelnost měření v celém zorném poli

Obraz vytvořený standardními čočkami není rovnoměrný a na okrajích se zkresluje. Například střed obrazu může zobrazovat plochý předmět rovnoměrně, avšak při přesunu k rohům se tento předmět může díky změnám zvětšení jevit různých tvarů a velikostí. Ve světě přesného měření lze změřit i nejmenší zkreslení.

Technologie telecentrických čoček je technologií pro přesné měření. Na rozdíl od standardních čoček poskytuje stálý výkon po celém zorném poli – od středu až po okraje. To znamená, že měření lze provádět na libovolné vlastnosti v rámci celého měřicího pole bez obav z nadměrné chyby polohy. Toto je zvláště důležité při měření součástí s více vlastnostmi nacházejících se v celém měřicím poli.

Zlepšené zpracování hloubky a výšky

V systému video měření se často musí měřit prvky umístěné v různých výškách. Uvažujme například součást s vyvýšeným hřebenem nebo otvorem se závitovou dírkou. Horní povrch a spodní část otvoru jsou ve výškově různých hloubkách. Při použití standardního objektivu je zachycení této hloubky obtížné, protože hloubka ostrosti objektivu je ovlivněna různou vzdáleností. To obvykle vyžaduje složité kalibrace nebo přidání více senzorů.

Teleskopické objektivy nabízejí řešení problémů spojených s hloubkou, protože poskytují konstantní zvětšení. U těchto objektivů se rozdílné výšky stávají nepodstatnou záležitostí. Ať už je prvek vyšší nebo nižší než jeho sousední prvky, objektiv udržuje stejnou vzdálenost ke každému z nich. Právě to činí teleskopické objektivy cennými pro měření součástí, jako jsou formy a nástroje se složitými tvary.

Nižší citlivost na změny osvětlení

Odborníci na optická měření se shodují, že světlo a podmínky osvětlení jsou rozhodující. Standardní čočky jsou často citlivé na změny v osvětlení. S posunem zdroje osvětlení nebo s odlišnými odrazy od povrchu měřené součásti může dojít k driftu měření.

Telecentrické čočky obvykle nabízejí vyšší přesnost. Jejich konstrukce zachycuje paprsky rovnoměrněji rozprostřené, i když dochází k nepatrným změnám úrovně osvětlení. Nedodržení vhodného osvětlení ovlivní výsledky, avšak mnohem méně než u jiných typů měření. V rušných dílnách, kde se podmínky osvětlení mění při každém měření, poskytují telecentrické čočky potřebnou přesnost pro vysokou produktivitu.

Měřitelný dopad na spolehlivost

Všechny výše uvedené výhody se kumulativně promítají do měřicího systému, který spolehlivě funguje. Čas neztrácíte úpravou polohy součásti. Nemusíte se trápit otázkou, zda musí být součást dokonale rovná. I u složitých geometrických tvarů jsou poskytována konzistentní měření.

Tato úroveň spolehlivosti přináší ještě mnoho dalších praktických výhod. Zvyšuje standard kvality získaných dat. Ve zprávách pro zákazníky a inspekce uvádíte správná čísla. Výrobní procesy řídíte se sebejistotou v přesnosti poskytnutých dat. Je to základ účinného řízení jakosti.

Kdy použít telecentrický objektiv

Telecentrické objektivy jsou vynikající volbou pro některé aplikace, avšak nejsou vždy nutné. Pokud vaše aplikace zahrnuje měření jednoduchých, plochých dvourozměrných dílů, které leží těsně přiléhající k pracovnímu stolu, objektiv nebude mít výrazný vliv. Pokud vaše aplikace zahrnuje měření trojrozměrných dílů se svislými prvky, pak telecentrický objektiv poskytne významné výhody.

Přesné obrábění, výroba automobilových součástí a výroba forem jsou dobrými příklady odvětví, která by mohla mít výhodu z použití telecentrických objektivů. Jedná se o odvětví, která k video měřicím systémům klade nejvyšší nároky, a tyto systémy jsou navrženy tak, aby poskytovaly výsledky s velmi vysokou přesností.

Uvažujte o celém systému

Telecentrický objektiv přispívá k většímu systému, který zahrnuje přísné měřicí principy. Telecentrický objektiv musí být dobře integrován s kamerou, softwarem i hardwarem. Aby telecentrický objektiv dosáhl svého potenciálu, musí být celý systém navržen s ohledem na měřicí principy – nikoli pouze samotný objektiv.

Telecentrický objektiv vám umožňuje spolehlivě měřit různé typy součástí a pomáhá snižovat nejistotu měření. Navíc umožňuje vašim operátorům soustředit se na své úkoly místo řešení nekonzistentních měření.

Závěr

Kvalitní objektiv je nezbytný pro jakoukoli vážnou rozměrovou kontrolu a nesmí být považován za doplňkovou položku. Nabízejí konkrétní výhody, které zásadně ovlivňují telecentrické objektivy. Eliminují chyby paralaxy a zachovávají stálé zvětšení po celém zorném poli. Zvládají proměnné hloubky a výšky součástí a poskytují stabilní výsledky, které jsou méně ovlivněny různými podmínkami okolního osvětlení.

Všechny tyto výhody vycházejí z jediného principu: zvyšují spolehlivost vašeho video měřicího systému. Pokud je váš měřicí systém spolehlivý, můžete být jisti, že je spolehlivá i vaše kvalita. To je konečný výsledek.