Quels sont les avantages d’un objectif télécentrique dans un système de mesure par vidéo ?

Si vous travaillez avec n’importe quel type de système de mesure optique, vous savez à quel point l’objectif est important dans un tel système. Il constitue l’« œil » du système, et, tout comme l’œil humain, si celui-ci ne voit ou ne mesure pas correctement un élément, l’ensemble du système devient inexact. C’est précisément pourquoi le choix des bons objectifs dans tout système de mesure vidéo est crucial.

Parmi la gamme d'objectifs disponibles sur le marché, les objectifs télécentriques constituent les meilleures options lorsqu'il s'agit d'obtenir une précision et une exactitude maximales. Ce ne sont pas les objectifs les moins chers, et tous les systèmes de mesure vidéo n'ont pas besoin d'objectifs télécentriques ; toutefois, dans le cas des systèmes de mesure vidéo où la précision des mesures est primordiale — par exemple lorsque les objets à mesurer présentent de fortes variations de hauteur ou de profondeur — les objectifs télécentriques sont les plus adaptés. Cet essai expliquera les raisons pour lesquelles les objectifs télécentriques sont les meilleurs, ainsi que les avantages qu'ils offrent.

Quelle particularité présente un objectif télécentrique ?

Avant de comprendre les avantages des objectifs télécentriques, vous devez connaître les différences de principe de fonctionnement entre un objectif télécentrique et un objectif standard. Les objectifs standards ou classiques fonctionnent comme nos yeux humains : les objets situés plus loin paraissent plus petits ou plus éloignés, tandis que ceux qui sont plus proches apparaissent plus grands et plus rapprochés. C’est ce que l’on appelle la perspective. Cela ne pose aucun problème en photographie, mais pour la mesure, cela introduit une erreur inacceptable. Un objectif télécentrique est conçu pour éliminer cette distorsion de perspective. Il observe des objets situés à différentes distances avec le même grossissement. Ainsi, que la caractéristique que vous mesurez se trouve exactement dans le plan focal ou légèrement au-dessus ou en dessous de celui-ci, l’objectif la restitue à la même taille. Cela constitue une véritable révolution pour la mesure, car cela supprime l’une des principales sources de variation dans l’inspection optique.

La parallaxe est un problème majeur en matière de mesure

Un problème très gênant dans les mesures optiques est l’erreur de parallaxe. Elle se produit lorsque la pièce que vous mesurez possède une certaine épaisseur ou lorsqu’elle n’est pas parfaitement plane sur la platine. Avec un objectif classique, si la pièce se déplace légèrement vers le haut ou vers le bas, il semble que la mesure ait changé : les contours semblent se déplacer. Vos mesures deviennent alors imprévisibles.

De tels problèmes peuvent être résolus à l’aide d’objectifs télécentriques. Ces derniers maintiennent une distance constante entre l’objectif et l’objet, ce qui garantit un grossissement constant. Cela signifie que les mesures resteront fiables, même si la pièce n’est pas positionnée de façon parfaite. Cela s’avère particulièrement avantageux pour la mesure de pièces usinées présentant des épaulements, des trous et d’autres géométries complexes en trois dimensions. Vous n’avez pas à vous soucier du fait que la pièce soit parfaitement affleurante : l’objectif télécentrique compense automatiquement ces variations.

Précision et reproductibilité des mesures sur l’ensemble du champ de vision

L'image créée par les objectifs standards n'est pas uniforme et se déforme aux bords. Par exemple, le centre de l'image peut présenter un objet plat qui apparaît uniforme, mais lorsqu'on se rapproche des coins, cet objet peut sembler avoir des formes et des dimensions différentes en raison des variations de grossissement. Dans le domaine des mesures de précision, même la plus faible déformation peut être mesurée.

La technologie des objectifs télécentriques est une technologie de mesure de précision. Contrairement aux objectifs standards, elle offre des performances constantes du centre aux bords de toute la zone de champ visible. Cela signifie que des mesures peuvent être effectuées sur n'importe quelle caractéristique située dans toute la zone de mesure, sans craindre une erreur de position excessive. Ceci est particulièrement important lors de la mesure de composants présentant plusieurs caractéristiques dans toute la zone de mesure.

Manipulation améliorée de la profondeur et de la hauteur

Dans un système de mesure vidéo, il est souvent nécessaire de mesurer des caractéristiques situées à différentes hauteurs. Prenons l’exemple d’une pièce comportant un bossage saillant ou d’un trou avec une fraise à chambrer : la surface supérieure et le fond du trou se trouvent à des profondeurs différentes. Avec un objectif standard, la capture de cette profondeur est difficile, car la profondeur de champ de l’objectif est affectée par les distances variables. Cela implique généralement des étalonnages complexes ou l’ajout de plusieurs capteurs.

Les objectifs télescopiques offrent une solution aux défis liés à la profondeur, car ils assurent un grandissement constant. Avec ces objectifs, les différences de hauteur ne posent plus de problème : que la caractéristique soit située plus haut ou plus bas que ses voisines, l’objectif maintient sa distance par rapport à chaque caractéristique. C’est ce qui rend les objectifs télescopiques particulièrement précieux pour la mesure de pièces telles que les moules et les matrices présentant des formes complexes.

Moins sensible aux variations d’éclairage

Les professionnels de la mesure optique s'accordent à dire que la lumière et les conditions d'éclairage sont critiques. Les objectifs standards sont souvent sensibles aux variations d'éclairage. Une dérive de mesure peut survenir en cas de changement de source lumineuse ou de réflexions différentes provenant de la surface de la pièce mesurée.

Les objectifs télécentriques offrent généralement une plus grande précision. Leur conception permet de capter des rayons distribués de façon plus uniforme, malgré des variations minimes du niveau d'éclairage. Négliger un éclairage approprié affectera toutefois les résultats, mais dans une bien moindre mesure que pour d'autres types de mesures. Dans les ateliers très actifs, où les conditions d'éclairage varient à chaque mesure, les objectifs télécentriques fournissent la précision requise pour assurer une haute productivité.

Impact mesurable sur la fiabilité

L'ensemble des avantages mentionnés ci-dessus, pris dans leur globalité, conduit à un système de mesure fonctionnant de manière fiable. Vous ne perdez pas de temps à ajuster le positionnement de la pièce. Vous n’avez pas à vous inquiéter de la nécessité que la pièce soit parfaitement plane. Des mesures cohérentes sont fournies, même dans le cas de configurations géométriques complexes.

Il existe de nombreux autres avantages pratiques liés à ce niveau de fiabilité. Celui-ci améliore la qualité des données obtenues. Vous communiquez les chiffres exacts dans vos rapports destinés aux clients et aux inspections. Vous pilotez vos procédés de fabrication en ayant pleinement confiance dans les données fournies. Il constitue la base d’un contrôle qualité efficace.

Quand utiliser un objectif télécentrique

Les objectifs télécentriques constituent une excellente option pour certaines applications, mais ils ne sont pas toujours nécessaires. Si votre application consiste à mesurer des pièces simples, planes et bidimensionnelles qui s’ajustent parfaitement contre la platine, l’objectif n’aura guère d’influence sur les résultats. En revanche, si votre application implique la mesure de pièces tridimensionnelles comportant des éléments verticaux, un objectif télécentrique offrira des avantages significatifs.

L’usinage de précision, la production de pièces automobiles et la fabrication de moules sont de bons exemples d’industries qui tireraient profit de l’utilisation d’objectifs télécentriques. Il s’agit d’industries qui exigent des performances maximales des systèmes de mesure par vision, et ces systèmes sont conçus pour fournir des résultats présentant un haut niveau de précision.

Penser en termes de système global

Un objectif télécentrique contribue à un système plus vaste qui repose sur des principes rigoureux de mesure. L’objectif télécentrique doit être parfaitement intégré à la caméra, au logiciel et au matériel. Pour qu’il puisse pleinement exprimer son potentiel, l’ensemble du système doit être conçu en tenant compte des principes de mesure, et non pas uniquement l’objectif lui-même.

Un objectif télécentrique vous permet de mesurer en toute confiance différents types de composants et contribue à réduire l’incertitude de mesure. En outre, il permet à vos opérateurs de se concentrer sur leurs tâches plutôt que de devoir gérer des incohérences de mesure.

Conclusion

Un objectif de qualité est essentiel pour tout contrôle dimensionnel sérieux et ne doit pas être considéré comme une option secondaire. Ils offrent des avantages spécifiques qui font une réelle différence par rapport aux objectifs télécentriques : ils éliminent les erreurs de parallaxe et maintiennent un grossissement constant sur toute la surface du champ de vision. Ils s’adaptent à des composants présentant des profondeurs et des hauteurs variables, et fournissent des résultats stables, moins sensibles aux variations des conditions d’éclairage ambiant.

Tous ces avantages découlent d’un seul principe : ils augmentent la fiabilité de votre système de mesure vidéo. Lorsque votre système de mesure est fiable, vous pouvez être certain que votre qualité l’est également. C’est là l’essentiel.