Source: https://www.opto-e.es/resources/oe-bi-telecentric-technology
Timestamp: 2018-10-20 02:28:50+00:00

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Tecnología bi-telecéntrica | Opto Engineering
Opto Engineering ha establecido un nuevo estándar en la tecnología bi-telecéntrica gracias a su empeño constante por mejorar las prestaciones ópticas, los procedimiento de control de calidad, la "usabilidad" de los objetivos telecéntricos y la relación calidad/precio de sus productos. Innovación es la palabra clave que define todas la etapas del producto: desde su diseño y producción hasta el control de calidad y la gestión de herramientas, piezas de montaje y accesorios.
Consecuencia natural de esta estrategia de producción y control es que los objetivos Opto Engineering lideran la industria óptica mejorando los estándares de calidad frente a otros objetivos del mercado respecto a la telecentricidad, la resolución y la distorsión y manteniendo, a pesar de todo, un precio muy competitivo.
¿Cómo lo conseguimos? Gracias a procesos de ingeniería inteligente, a un proyecto guiado por los costes y a la invención de solucione ópticas elegantes. Cada objeto telecéntrico que entregamos debe superar una serie de rigurosos test de control de calidad y va acompañado de un informe detallado que certifica la conformidad con las especificaciones de telecentricidad, distorsión y resolución declaradas: en Opto Engineering garantizamos lo que prometemos.
Para aplicaciones especiales, estamos capacitados para realizar test ópticos extremadamente exactos gracias a nuestros bancos ópticos específicamente creados por nuestro equipo y a instrumentos de última generación.
Opto Engineering proporciona ópticas telecéntricas personalizadas de manera rápida, sencilla y extraordinariamente competitivas tanto por sus prestaciones como por su coste: ¡proyectar y ofrecer ópticas telecéntricas es nuestra pasión!
elevada telecentricidad para medir incluso objetos de gran espesor;
bajos niveles de distorsión para garantizar la máxima precisión en la medición;
excelente resolución compatible con cámaras de píxeles muy pequeños;
profundidad de campo superior para amplios desplazamientos del objeto.
sistema óptico bi-telecéntrico;
longitud focal posterior y distancia de trabajo pre-calibradas;
productos robustos y compactos adecuados para usos industriales;
fácil integración de filtros en la parte posterior de la óptica;
integración con nuestro catálogo de iluminadores de luz colimada;
mecánica de sujeción y alineamiento disponible para la mayor parte de los modelos.
instrumentos de control creados y desarrollados especialmente para ópticas bi-telecéntricas:
cada objetivo viene acompañado por su propio informe de prestaciones;
las pruebas de imágenes realizada para cada objetivo son archivadas para facilitar el seguimiento de su ciclo productivo;
a día de hoy, ¡no hemos recibido queja alguna sobre ninguno de nuestros objetivos!
Elevada telecentricidad sin error de perspectiva
En las aplicaciones de medición, para poder realizar una medición lineal correcta, a menudo es necesaria una vista ortonormal del objeto (sin visualizar las vistas laterales del objeto).
En otras ocasiones, las piezas mecánicas pueden no estar correctamente posicionadas o puede ser necesario realizar la medición a diferentes profundidades o con espesores variables del objeto (y por tanto, también de su superficie). A pesar de ello, también en estas circunstancias los ingenieros de software necesitan una correlación perfecta entre las imágenes obtenidas y las dimensiones reales del objeto.
Esto puede conseguirse utilizando objetivos telecéntricos: dado que la pupila de entrada está colocada en el infinito, el objetivo sólo captura aquellos conos de rayos cuyo rayo principal sea paralelo al eje mecánico.
Además, los objetivos bi-telecéntricas Opto Engineering están diseñados de acuerdo a los siguientes criterios ópticos:
el rayo principal es identificado como el rayo que llega al sensor de la cámara justo en el centro de la distribución radiométrica.
el rayo principal es también el eje del cono de aceptación, garantizando una distribución simétrica del nivel de grises en los bordes.
el diseño bi-telecéntrico de los objetivos Opto Engineering convierte a nuestros objetivos en ópticas perfectamente telecéntricas porque ofrece una telecentricidad lateral de la imagen.
Izquierda: arriba, la imagen de un perfil interno dentado de un objeto cilíndrico obtenida con un objetivo telecéntrico; abajo, la imagen del mismo objeto capturada por un objetivo convencional.
Derecha: arriba, la imagen de dos tornillos idénticos colocados a una distancia entre ellos de 100 mm capturada por un objetivo telecéntrico; abajo, la imagen de los mismo tornillos con un objetivo convencional.
Distorsión casi cero
La distorsión puede definirse como la diferencia porcentual entre las dimensiones reales de un objeto y las dimensiones del objeto obtenidas por la imagen capturada por el sensor. Las ópticas convencionales para visión de máquina tienen, por lo general, una distorsión del 1 al 2%. Este hecho, puede limitar sensiblemente la exactitud de una aplicación de medición dimensional (por ejemplo, con este tipo de objetivos, un objeto cuya dimensión real es 50 mm aparecería con una longitud de 51 mm en la imagen).
Los objetivos Opto Engineering presentan un distorsión radial inferior al 0.1% (por ello, un objeto con una longitud de 50 mm no aparecerá con un tamaño mayor de 50.05 en la imagen, consiguiendo un nivel de distorsión aproximadamente 20 veces inferior que el de una óptica convencional). Este valor es prácticamente a la vanguardia para este tipo de tecnología y supone un límite de medición incluso para los instrumentos de control óptico más avanzados.
La distorsión trapezoidal (también denominada "piedra angular") constituye otro parámetro fundamental que es necesario minimizar en un sistema óptico de inspección, ya que es asimétrico y muy difícil de calibrar mediante software. Los objetivos Opto Engineering están diseñados y certificados para mantener este error por debajo del 0.1%.
A la izquierda, la imagen de un patrón de distorsión obtenida con un objetivo telecéntrico donde no se observan distorsiones radiales ni trapezoidales. En el medio, la imagen del mismo patrón mostrando una fuerte distorsión radial. A la derecha, un ejemplo de distorsión trapezoidal.
La resolución de la imagen se representa por la CTF (Contrast Transfert Function o Función de Transferencia de Contraste), un parámetro que describe la relación de contraste en una determinada frecuencia espacial sobre el plano del sensor de la cámara, expresada en lp/mm (par de líneas por milímetro).
En el ámbito de los sistemas de visión para máquinas, a menudo se acostumbra a combinar cámaras dotadas de una multitud de minúsculos píxeles con objetivos baratos de baja resolución, obteniendo como resultado imágenes borrosas o poco nítidas. Por el contrario, la resolución que proporcionan nuestros objetivos telecéntricos es compatible con los tamaños de píxel más pequeños y con cámaras de alta resolución como las cámaras con sensor de 5 Mpíx 2/3".
Contraste de imagen óptimo (izq.) y deficiente (dcha.) conseguido con objetivos con distintas CTF observando un patrón estándar USAF.
Bi-telecentricidad: telecentricidad real y elevada profundidad de campo
La bi-telecentricidad es beneficiosa ya que consigue mantener un nivel óptimo de contraste de la imagen incluso al inspeccionar objetos muy espesos.
Además de aumentar la profundidad de campo natural basada en la apertura del objetivo y el factor de aumento, la bi-telecentricidad de los objetivos Opto Engineering produce ópticas verdaderamente telecéntricas: el nivel de aumento no cambia cuando el objeto se mueve respecto a la distancia de trabajo nominal porque la inclinación de los rayos en el espacio de la imagen permanece invariable.
La apertura estándar de nuestros objetivos telecéntricos está específicamente regulada para garantizar una máxima profundidad de campo sin perjudicar la resolución de la imagen como consecuencia del límite de difracción. De cualquier manera, Opto Engineering también puede proporcionar estos objetivos con distintas aperturas para satisfacer las necesidades específicas de su aplicación. En este sentido, es oportuno recordar que una aperturas mayor reducirá la profundidad de campo, mientras que una apertura más pequeña reducirá la resolución de la imagen, haciendo necesaria una iluminación más intensa o integrada en tiempos más largos.
Los objetivos bi-telecéntricos de Opto Engineering cuentan con una iluminación muy homogénea del sensor que puede ser extremadamente útil en aplicaciones como en los sistemas de control de LCD, en la verificación del color en el ámbito textil y en el control de calidad de la impresión. Además, cuando es necesario integrar un filtro dicroico, la bi-telecentricidad asegura que el eje del haz de rayos alcance el filtro normalmente en su superficie, conservando de este modo el paso de banda óptico del filtro a lo largo de todo el plano de la imagen.
Imagen de un objeto espeso visto a lo largo de toda su profundidad de campo.
Óptica ideal para aplicaciones industriales
Un producto de diseño simple y robusto es esencial para garantizar la precisión del alineamiento óptico-mecánico y prestaciones ópticas de alto nivel.
Todos nuestros objetivos de gran tamaño están herméticamente sellados para prevenir la entrada de polvo, líquido y humedad. Se ha evitado intencionadamente añadir un mecanismo de enfoque variable para impedir que el objetivo pueda desmontarse o perder su regulación debido a vibraciones o descuidos humanos; además, este tipo de mecanismos que normalmente se utilizan sólo una o dos veces durante el ciclo de vida del objetivo, reducen su precisión y encarecen considerablemente el coste del producto.
Por la misma razón, también se ha decidido evitar un mecanismo de iris variable ya que podría comprometer la exactitud del posicionamiento de parada, lo que, a su vez, empeoraría y haría difícil delimitar los niveles de distorsión y la telecentricidad de los objetivos, ya que la forma de la apertura en este caso sería poligonal y no circular.
Al diseñar componentes ópticos y mecánicos, siempre tenemos en cuenta que nuestros objetivos son productos de precisión para aplicaciones industriales, no instrumentos fotográficos o herramientas de laboratorio. Por eso, queremos estar seguros de que nuestros objetivos son testados en las mismas condiciones de trabajo en las que nuestros clientes los utilizarán.
Ajuste de la distancia focal posterior
Cada uno de los objetivos telecéntricos Opto Engineering tiene una distancia focal posterior regulada con precisión de acuerdo al estándar de la montura C (17.52mm). Sin embargo, teniendo en cuenta que muchas cámara industriales no cumplen a la perfección está especificación técnica, puede ser necesario un nuevo ajuste de la distancia focal posterior.
Por este motivo, nuestros objetivos están dotados con un kit de espaciadores y las instrucciones necesarias para regularla, asegurando así que el objetivo opera a la distancia de trabajo nominal.
Aunque un objetivo telecéntrico podría funcionar correctamente en una distancia de trabajo diferente de la nominal, este ajuste garantiza que el sistema óptico obtenga las mejores prestaciones en cuando a resolución y a bajos niveles de distorsión.
Fácil integración de los filtros
El problema principal a la hora de integrar los filtros en objetivos telecéntricos de gran tamaño está relacionada con la dimensión del frontal del objetivo, ya que requiere que la montura frontal del filtro sea igual de grande lo que aumenta considerablemente su coste.
Para superar este problema, Opto Engineering ha ideado una solución innovadora y económica para los objetivos telecéntricos con montura C: gracias a un adaptador especial es posible integrar un filtro de dimensiones mucho más pequeñas en la parte posterior del objetivo.
Excelente control de calidad
Gracias a nuestro sistema de control de calidad a la vanguardia tecnológica, podemos garantizar que el 100% de los objetivos producidos respetan o superan las especificaciones descritas.
Cada objetivo está controlado por un experto que verifica los parámetros ópticos principales, combinando rigurosos procedimientos de laboratorio con la antigua pericia artesanal todavía indispensable para un control óptico de alta precisión.
Cada objetivo es entregado con su propio informe relativo al test óptico efectuado individualmente. Así mismo, Opto Engineering también cuenta con un amplio archivo de imágenes-muestra capturadas en los test de cada objetivo para poder, de esta manera, localizar con facilidad cualquier problema técnico que pueda surgir.
Opto Engineering ha desarrollado procesos de control muy fiables para asegurar la calidad de sus productos y ha diseñado específicamente para los objetivos telecéntricos una serie de instrumentos de control muy innovadores.
Cada objetivo que entregamos cuenta con un informe de pruebas personalizado. Los niveles y valores de distorsión (radial y trapecio), telecéntricidad, aumento y resolución son cuidadosamente controlados.
Banco óptico de pruebas
Además de nuestros instrumentos estándar de control de calidad, hemos diseñado y desarrollado un banco óptico de pruebas especial que integra componentes de máxima excelencia y nos permite realizar análisis y mediciones de última generación de los parámetros ópticos. Gracias a este sistema, podemos hacernos cargo de proyectos especiales que requieren de sistemas ópticos avanzados y con altas prestaciones y en los que es necesaria una medición científica de los parámetros ópticos.
Nuestro banco óptico nos permite medir valores de CTF (Contrast Transfert Function o Función de Transferencia de Contraste) hasta 500 lp/mm, así como calcular la distorsión con una exactitud del 0.01%. Igualmente, la curvatura de campo, el alineamiento del objetivo, la distancia focal posterior y la longitud focal se miden con una exactitud del 0.05%.
Objetivos telecéntricos UV para una resolución superior
Los objetivos telecéntricos de la serie TCUV han sido específicamente diseñados por Opto Engineering para garantizar la resolución de imagen más alta posible disponible a día de hoy en el mundo de los sistemas de visión para máquinas. Los objetivos convencionales y la óptica telecéntrica tradicional no son adecuados para los sensores con tamaños de píxeles muy pequeños que son cada vez más populares en las cámaras de las aplicaciones industriales.
Los objetivos bi-telecéntricos TCUV operan en el rango de 365/425 nm y son capaces de proporcionar un contraste de imagen mucho mayor en altas frecuencias espaciales, por lo que son compatibles con los tamaños más pequeños de píxeles. Por otro lado, cuando se utilizan en combinación con las cámaras estándar, la resolución de estos objetivos es tan alta que pueden tolerar desplazamientos del objeto mucho más grandes (respecto a los objetivos convencionales de luz visible), antes de que el desenfoque de la imagen se haga evidente.

References: resolución 
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