Aké sú výhody telecentrickej šošovky v video meracom systéme?

Ak ste niekedy pracovali s akýmkoľvek optickým meracím systémom, viete, akú dôležitú úlohu v meracom systéme zohráva šošovka. Je to „oko“ systému a podobne ako ľudské oko, ak nie je schopné niečo správne vidieť alebo merať, celý systém bude nepresný. Práve preto je výber vhodných šošoviek v akomkoľvek video meracom systéme veľmi kritický.

Medzi rozsahom šošoviek na trhu sú telecentrické šošovky najlepšou voľbou, keď ide o maximálnu presnosť a spoľahlivosť. Nie sú to šošovky s najlepšou cenou a nie každý video merací systém potrebuje telecentrické šošovky. Avšak v prípade video meracích systémov, kde je presné meranie najdôležitejšie – napríklad pri meraní objektov s veľkou výškovou alebo hlbkovou variabilitou – sú telecentrické šošovky najvhodnejšie. Tento článok vysvetlí dôvody, prečo sú telecentrické šošovky najlepšie, a aké výhody ponúkajú.

Čo je na telecentrickej šošovke špeciálne?

Predtým, ako pochopíte výhody telecentrických objektívov, musíte pochopiť rozdiely v princípe ich fungovania oproti štandardným objektívom. Štandardné alebo bežné objektívy fungujú rovnako ako ľudské oči. Predmety, ktoré sú ďalej, vyzerajú menšie alebo ďalej, zatiaľ čo tie, ktoré sú bližšie, vyzerajú väčšie a bližšie. Toto nazývame perspektíva. V fotografii to nie je problém, avšak pri meraní spôsobuje chybu a nie je to akceptovateľné. Telecentrický objektív je skonštruovaný tak, aby odstránil túto perspektívnu deformáciu. Pozoruje predmety vo výškovej vzdialenosti s rovnakým priblížením. Takže bez ohľadu na to, či sa meraný prvok nachádza presne v rovine zaostrenia alebo sa nachádza mierne nad ňou alebo pod ňou, objektív ho zobrazuje v rovnakej veľkosti. To je pre meranie revolúciou, pretože odstraňuje jednu z najväčších príčin variability pri optickom kontrole.

Paralaxa je vážnym problémom pri meraní

Veľmi otravným problémom pri optickom meraní je chyba paralaxy. Vzniká, keď má meraný predmet určitú hrúbku alebo keď nie je presne v rovine meracej plošky. Pri typickom objektíve sa pri miernej zmene výšky predmetu zdá, že sa zmenila aj hodnota merania. Obrysy sa zdajú byť posunuté. Vaše meranie sa stáva nepravidelným.

Takéto problémy je možné vyriešiť použitím telecentrických objektívov. Telecentrické objektívy udržujú konštantnú vzdialenosť medzi objektívom a predmetom a zabezpečujú tak stálu zväčšenie. To znamená, že merania budú spoľahlivé aj v prípade, ak nie je súčiastka dokonale umiestnená. Toto je veľmi výhodné pri meraní obrábaných súčiastok so stupňami, otvormi a inými zložitými trojrozmernými geometriami. Nemusíte sa obávať, či je súčiastka umiestnená úplne v rovine. Telecentrický objektív kompenzuje túto nepresnosť za vás.

Presnosť a opakovateľnosť merania v celom zornom poli

Obraz vytvorený štandardnými objektívmi nie je rovnorodý a na okrajoch sa skresľuje. Napríklad stred obrazu môže zobrazovať plochý predmet rovnorodým spôsobom, avšak pri prechode k rohovým oblastiam sa ten istý predmet môže z dôvodu zmeny zväčšenia javiť odlišným tvarom a veľkosťou. V oblasti presných meraní sa dokážu zmerať aj najmenšie skreslenia.

Technológia telecentrických objektívov je technológiou presných meraní. Na rozdiel od štandardných objektívov poskytuje rovnaký výkon po celom zornom poli – od stredu až po okraje. To znamená, že merania možno vykonávať na akomkoľvek prvku v rámci celého meracieho poľa bez obáv z nadmerných polohových chýb. Toto je obzvlášť dôležité pri meraní súčiastok s viacerými prvkami nachádzajúcimi sa v celom meracom poli.

Zlepšené spracovanie hĺbky a výšky

V systéme video merania sa často musia merať prvky umiestnené v rôznych výškach. Uvažujme napríklad súčiastku s vystupujúcim hribovým výstupkom alebo otvorom s kužeľovým zárezom. Horný povrch a dno otvoru sa nachádzajú v rôznych hĺbkach. Pri štandardnom objektíve je zachytenie tejto hĺbky ťažké, pretože hĺbka ostrosti objektívu je ovplyvnená meniacou sa vzdialenosťou. To zvyčajne vyžaduje zložité kalibrácie alebo pridaním viacerých senzorov.

Teleskopické objektívy ponúkajú riešenie problémov s hĺbkou, pretože poskytujú konštantné zväčšenie. Pri týchto objektívoch sa rozdielne výšky stanú nezaujímavou záležitosťou. Či je prvok vyšší alebo nižší ako jeho susediace prvky, objektív udržiava rovnakú vzdialenosť k každému z nich. Práve to robí teleskopické objektívy cennými pri meraní súčiastok, ako sú formy a nástroje so zložitými tvarmi.

Menšia citlivosť na zmeny osvetlenia

Odborníci na optické merania sa zhodujú na tom, že svetlo a podmienky osvetlenia sú kritické. Štandardné šošovky sú často ovplyvnené zmenami v osvetlení. Pri zmene zdroja osvetlenia alebo pri rôznych odrazoch od povrchu meranej súčiastky môže dôjsť k posunu merania.

Telecentrické šošovky zvyčajne ponúkajú vyššiu presnosť. Ich konštrukcia zachytáva lúče rovnomernejšie aj napriek nepatrným zmenám intenzity osvetlenia. Ignorovanie vhodného osvetlenia ovplyvní výsledky, avšak oveľa menej ako pri iných typoch meraní. V rušných dielňach, kde sa podmienky osvetlenia menia pri každom meraní, telecentrické šošovky poskytujú potrebnú presnosť pre vysokú produktivitu.

Merateľný vplyv na spoľahlivosť

Všetky vyššie uvedené výhody sa kumulatívne prejavujú v meracom systéme, ktorý funguje spoľahlivo. Váš čas sa nezbytočne nepretrácza na nastavovaní polohy súčiastky. Nepreháňate sa kvôli nutnosti, aby bola súčiastka dokonale rovná. Konzistentné merania sú zabezpečené aj pri zložitých geometrických konfiguráciách.

Táto úroveň spoľahlivosti prináša ešte viac praktických výhod. Zvyšuje sa kvalita údajov o kvalite. V správach pre klientov a inšpekcie poskytujete správne číselné údaje. Výrobné procesy riadite s dôverou v poskytnuté údaje. Je to základ účinnej kontroly kvality.

Kedy použiť telecentrický objektív

Telecentrické objektívy sú vynikajúcou voľbou pre niektoré aplikácie, avšak nie sú vždy nevyhnutné. Ak vaša aplikácia zahŕňa meranie jednoduchých, plochých dvojrozmerných súčiastok, ktoré ležia tesne priamo na stolíku, objektív neprináša veľký rozdiel. Ak vaša aplikácia zahŕňa meranie trojrozmerných súčiastok s vertikálnymi prvkami, telecentrický objektív ponúka významné výhody.

Presné obrábanie, výroba automobilových súčiastok a výroba foriem sú dobrými príkladmi odvetví, ktoré by profitovali z použitia telecentrických objektívov. Ide o odvetvia, ktoré k video meracím systémom kladia najvyššie nároky a tieto systémy sú navrhnuté tak, aby poskytovali výsledky s vysokou mierou presnosti.

Rozmýšľanie o celom systéme

Telecentrický objektív prispieva k väčšiemu systému, ktorý zahŕňa prísne meracie princípy. Telecentrický objektív sa musí dobre integrovať s kamerou, softvérom a hardvérom. Aby telecentrický objektív dosiahol svoj potenciál, celý systém je potrebné navrhnúť s ohľadom na meracie princípy, nie len samotný objektív.

Telecentrický objektív vám umožňuje spoľahlivo merať rôzne typy komponentov a pomáha znížiť neistotu merania. Okrem toho umožňuje vašim operátorom sústrediť sa na svoje úlohy namiesto riešenia nekonzistentností pri meraní.

Záver

Kvalitný objektív je nevyhnutný pre akúkoľvek vážnu rozmernú kontrolu a nesmie byť považovaný za vedľajší faktor. Ponúkajú špecifické výhody, ktoré zásadne ovplyvňujú telecentrické objektívy. Eliminujú chyby paralaxy a udržiavajú konštantné zväčšenie po celom zornom poli. Vysporiadajú sa s premennou hĺbkou a výškou komponentov a poskytujú stabilné výsledky, ktoré sú menej ovplyvnené rôznymi podmienkami okolitého osvetlenia.

Všetky tieto výhody súvisia s jediným princípom: zvyšujú spoľahlivosť vášho video meracieho systému. Keď je váš merací systém spoľahlivý, môžete byť istí, že aj vaša kvalita je spoľahlivá. To je v skutočnosti najdôležitejšie.