텔레센트릭 렌즈란 무엇입니까? 텔레센트릭 렌즈의 원리는 무엇입니까?

개발 내역

산업용 렌즈는 머신 비전 시스템에서 매우 중요한 이미징 구성 요소입니다. 시스템이 기능을 완전히 발휘하려면 산업용 렌즈가 요구 사항을 충족할 수 있어야 합니다.

텔레센트릭 렌즈

가 적합합니다. 21세기 초 정밀 검사 분야에 머신 비전 시스템이 널리 적용됨에 따라 일반 산업용 렌즈는 일반 렌즈 적용의 단점을 보완하고 요구 사항에 적응하기가 어렵습니다. 정밀 검사의 일환으로 텔레센트릭 렌즈가 탄생했습니다.

텔레센트릭 렌즈는 고해상도, 매우 넓은 피사계 심도, 매우 낮은 왜곡 및 고유한 평행광 설계 등 고유한 광학 특성을 기반으로 머신 비전 정밀 검사에 질적 도약을 가져옵니다. 세계적으로 유명한 렌즈 제조사로는 미국 Navitar, 독일 Schneider, 이탈리아 Opto Engineering, 일본 Kowa, 중국 Aftvision 등이 있으며, 이들 모두 이미 자체 브랜드의 텔레센트릭 렌즈 제품군을 보유하고 있습니다. [1]

정의

텔레센트릭 렌즈는 주로 기존 산업용 렌즈의 시차를 교정하도록 설계되었습니다. 이는 특정 물체 거리 범위 내에서 얻은 이미지를 만들 수 있습니다. 이는 측정된 물체가 동일한 표면에 있지 않은 응용 분야에 매우 중요합니다. 독특한 평행 광선 경로 설계로 인해 텔레센트릭 렌즈는 높은 렌즈 왜곡이 필요한 머신 비전 용도에서 항상 선호되어 왔습니다.

원리 장점

텔레센트릭 렌즈의 목적은 다음과 같습니다. 측정 대상(또는 CCD 칩)과 렌즈 사이의 거리가 일정하지 않아 배율이 달라집니다. 텔레센트릭 렌즈의 분류 설계 원리에 따르면 다음과 같습니다.

1) 물체 공간 텔레센트릭 광학 경로의 설계 원리 및 기능:

물체 공간 주광선은 다음과 같습니다. 광축과 평행하고, 주광선의 수렴 중심은 에 위치합니다. 이미지는 무한히 멀리 떨어져 있는데, 이를 물체의 텔레센트릭 광 경로라고 합니다. 그 기능은 다음과 같습니다: 물체 측의 부정확한 초점으로 인해 발생하는 판독 오류를 제거할 수 있습니다.

2) 이미지 측 텔레센트릭 광 경로의 설계 원리 및 기능:

이미지 측의 주 광선은 광축과 평행합니다. 주 광선은 물체 측의 무한대에 위치하며 이를 이미지 Fang Yuanxin의 광 경로라고 합니다. 그 기능은 이미지 측의 부정확한 초점으로 인해 발생하는 측정 오류를 제거하는 것입니다.

3) 양면 텔레센트릭 광 경로의 설계 원리 및 기능:

물체 측/이미지 측 텔레센트릭의 이중 기능을 결합합니다. 주로 육안 측정 및 검사 분야에 사용됩니다.

매개변수 선택

기술적 매개변수

1) 높은 이미지 해상도

이미지 해상도는 일반적으로 이미지의 기존 공간 주파수를 정량화하여 정량화됩니다. 이미지 센서 대비는 lp/mm(밀리미터당 라인 커플링) 단위의 CTF(대비 전달 함수)로 측정됩니다. 대부분의 머신 비전 통합업체는 값싼 저화소, 저해상도 렌즈를 대량으로 수집하고 결국에는 흐릿한 이미지만 생성할 수 있는 경우가 많습니다. AFT 텔레센트릭 렌즈를 사용하면 작은 픽셀 이미지 센서(예: 550만 픽셀, 2/3")에서도 고해상도 이미지를 생성할 수 있습니다.

2) 왜곡이 거의 0입니다.

왜곡 계수는 물리적 크기와 이미지 센서의 이미지 크기 사이의 백분율 차이입니다. 일반 기계 렌즈는 일반적으로 1~2%보다 높은 왜곡을 가지며, 이에 비해 AFT Optoelectronics는 측정 정확도에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 텔레센트릭 렌즈는 엄격한 제조 및 품질 검사를 거쳐 이 오류를 0.1% 미만으로 엄격하게 제어합니다.

3) 원근 오류 없음

측정 응용 분야에서는 정밀한 선형성이 필요한 경우가 많습니다. 표준 정면(측면 제외)에서 물체를 관찰하려면, 많은 기계 부품을 정확하게 배치할 수 없고 측정 시간 간격이 끊임없이 변하지만 소프트웨어 엔지니어는 실제 물체를 정확하게 반영할 수 있는 이미지가 필요합니다. 위의 혼란을 완벽하게 해결합니다. 입구 동공은 무한대에 위치할 수 있기 때문에 이미징 중에 광축과 평행한 주 광선만 수신합니다.

4) 텔레센트릭 설계 및 매우 넓은 피사계 심도

Efit Optoelectronics에서 생산한 AFT bi-telecentric 렌즈는 조리개와 배율을 사용하여 자연스러운 피사계 심도를 향상시킬 뿐만 아니라 비텔레센트릭 렌즈의 비교할 수 없는 광학 효과도 제공합니다. 특정 물체 거리 범위, 즉 배율은 변경되지 않습니다.

선택 방법

최근 몇 년 동안 중국에서는 머신 비전이 빠르게 발전했습니다. 시스템 통합에서 일반 렌즈 선택에 대해서는 누구나 어느 정도 이해하고 있지만 텔레센트릭 렌즈 선택은 기술자의 도움을 받아 렌즈를 선택한 후에도 사용 중 어떤 점에 주의해야 할지 잘 모르겠는 경우가 많습니다. 이 문제에 대해 Aftvision Optoelectronics Company의 기술 부서 Wang 매니저는 대상 표면의 사양이 이상인 한 텔레센트릭 렌즈와 카메라의 매칭 선택 원리는 일반 산업용 렌즈와 동일하다고 소개했습니다. 카메라의 대상 표면과 동일합니다. 텔레센트릭 렌즈의 대물 렌즈 수직 아래 영역은 텔레센트릭 이미징이며, 이 범위를 벗어나는 영역은 엄밀한 의미에서 텔레센트릭 이미징이 아니라는 점에 유의하십시오. 그렇지 않으면 불필요한 편향이 발생하므로 주의해야 합니다. 발생하다.

고객이 텔레센트릭 렌즈를 선택할 때 먼저 텔레센트릭 렌즈를 선택해야 하는 시기를 이해해야 합니다. 텔레센트릭 렌즈의 원리 특성과 고유한 장점에 따라 다음 6가지 상황에서 물체를 검사할 때 텔레센트릭 렌즈를 사용하는 것이 가장 좋습니다.

1) 두께가 있는 물체를 감지해야 하는 경우(두께>1) / 10 FOV 직경);

2) 동일한 평면에 있지 않은 물체를 감지해야 하는 경우

3) 물체 사이의 거리가 얼마인지 명확하지 않은 경우

4) 조리개를 통해 입체적인 물체를 감지해야 하는 경우

5) 왜곡이 적고 이미지의 밝기가 거의 동일해야 하는 경우

6) 결함이 있는 경우 동일한 방향의 평행 조명에서만 감지할 수 있습니다.

텔레센트릭 렌즈를 선택할 때는 먼저 텔레센트릭 렌즈 관련 지표의 해당 사용 조건을 이해해야 합니다.

1) 물체 크기 ------ 촬영 범위.

2) 이미지 정사각형 크기------사용된 CCD의 대상 표면 크기입니다.

3) 작동 거리------대물 렌즈 전면과 피사체 사이의 거리입니다.

4) 해상도---------사용된 CCD 픽셀 크기입니다.

5) 피사계 심도------------렌즈가 선명한 이미지를 형성할 수 있는 범위입니다. 이미지/물체 확대율이 높을수록 피사계 심도는 작아집니다.

6) 인터페이스------------카메라 인터페이스, 주로 C, T 및 기타 인터페이스.

사용 상황(물체 크기 및 필요한 해상도)에 따라 적절한 개체 크기의 대물 렌즈와 CCD 또는 CMOS 카메라를 선택하는 동시에 이미지 크기를 얻고 배율을 계산할 수 있습니다. 그런 다음 제품에 따라 목록에서 적절한 이미지 렌즈를 선택하십시오. 선택 과정에서 피사계 심도 지수의 영향에도 주의해야 합니다. 이미지/물체 확대율이 높을수록 피사계 심도가 작아지기 때문에 적절한 피사계 심도를 얻어야 할 수도 있습니다. 렌즈를 다시 선택하세요.

이 단락의 기본 분류 편집

텔레센트릭 렌즈는 주로 물체측 텔레센트릭 렌즈, 이미지측 텔레센트릭 렌즈 및 양면 텔레센트릭 렌즈로 구분됩니다.

물체측 렌즈

물체측 텔레센트릭 렌즈는 조리개 조리개가 이미지 쪽에 배치될 때 광학 시스템의 이미지측 초점면에 조리개 조리개를 배치합니다. 초점면 , 물체 거리가 변하더라도 이미지 거리도 변경되지만 이미지 높이는 변하지 않습니다. 즉, 측정된 물체 크기는 변하지 않습니다. 물체 텔레센트릭 렌즈는 왜곡을 최소화하면서 산업 정밀 측정에 사용되며 고성능 렌즈는 왜곡이 없습니다.

이미지측 렌즈

이미지측 텔레센트릭 렌즈는 조리개 조리개를 물체측 초점면에 배치하여 이미지측 주광선이 광축과 평행하도록 합니다. CCD 칩 설치 위치가 변경되더라도 CCD 칩에 투사되는 이미지의 크기는 변경되지 않습니다.

양측 렌즈

양측 텔레센트릭 렌즈는 위 두 텔레센트릭 렌즈의 장점을 결합한 것입니다. 산업용 이미지 처리에서는 일반적으로 객체 텔레센트릭 렌즈만 사용됩니다. 가끔 양쪽에 텔레센트릭 렌즈를 사용하는 경우도 있습니다(물론 가격은 더 비쌉니다). 산업용 영상처리/머신비전 분야에서는 일반적으로 텔레센트릭 렌즈가 작동하지 않기 때문에 이 업계에서는 기본적으로 사용하지 않습니다.

이 단락의 적용 장점 편집

텔레센트릭 렌즈는 주로 정밀 측정에 사용됩니다. 정밀 광학 측정 시스템에서 일반 광학 렌즈에는 이미지 변형, 원근 선택으로 인한 오류, 부적절한 광원의 간섭으로 인한 경계 불확실성 등과 같은 특정 제약이 있으며 이는 결과적으로 측정 정확도에 영향을 미칩니다.

Telecentric 렌즈는 위의 문제를 효과적으로 줄이거나 제거할 수 있습니다. 따라서 Telecentric 렌즈는 정밀 광학 측정 시스템의 결정적인 구성 요소가 되었으며 그 응용 분야는 점점 더 광범위해지고 있습니다.

[2]

일반 렌즈와 비교하려면 이 단락을 편집하세요.

Telecentric 산업용 렌즈는 기존 산업용 렌즈의 시차를 교정하기 위해 특별히 설계되었을 수 있습니다. 특정 물체 거리 범위 내에서 획득된 이미지 배율이 물체 거리의 변화에 ​​따라 변하지 않도록 이는 측정된 물체가 동일한 물체 표면에 있지 않을 때 매우 중요한 적용입니다.

일반적인 산업용 렌즈는 대상 물체가 렌즈에 가까울수록(작동 거리가 짧을수록) 더 큰 이미지가 형성됩니다. 크기 측정에 일반 렌즈를 사용할 경우 다음과 같은 문제가 발생합니다.

1) 측정 대상이 동일한 측정 평면에 있지 않기 때문에 배율이 다릅니다.

2) 렌즈 큰 왜곡

3) 시차는 물체 거리가 멀어지면 물체의 배율도 변한다는 것을 의미합니다.

4) 렌즈의 해상도가 높지 않습니다.

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5) 시각적 광원의 기하학적 특성으로 인해 이미지의 가장자리 위치가 불확실합니다.

텔레센트릭 렌즈는 위에서 언급한 일반 렌즈의 문제점을 효과적으로 해결할 수 있으며, 이러한 성격의 판단 오류가 없어 고정밀 측정, 계측 등에 사용할 수 있습니다. Telecentric 렌즈는 일반적으로 우수한 이미지 품질을 가지며 특히 치수 측정 용도에 적합한 고급 산업용 렌즈입니다.

텔레센트릭 렌즈의 최대 시야는 렌즈 조리개의 근접성과 직접적인 관련이 있기 때문에 어디에 있든 특정 작동 거리에서 초점을 다시 맞춘 후에는 동일한 배율을 갖게 됩니다. 크기가 클수록 더 큰 장면이 필요합니다. 텔레센트릭 측정 렌즈는 기존 고정 초점 렌즈보다 왜곡이 적고 우수한 이미지 품질을 제공할 수 있습니다. 이 광학 설계는 이미지 표면을 보다 대칭적으로 만들고 소프트웨어와 함께 사용하여 정밀한 측정을 수행할 수 있습니다.

일반 렌즈의 장점: 저렴한 비용 , 실용적이고 다재다능합니다.

일반 렌즈의 단점: 배율 변화와 시차.

일반 렌즈 응용: 큰 물체의 이미징.

텔레센트릭 렌즈의 장점: 배율이 일정하고 피사계 심도에 따라 변하지 않으며 시차가 없습니다.

텔레센트릭 렌즈의 단점: 높은 비용, 큰 크기, 무거운 무게.

텔레센트릭 렌즈의 응용 분야: 계측, CCD 기반 측정, 미세 결정

자세한 내용은

텔레센트릭 렌즈 분류 및 응용 분야를 참조하세요. 감지 사례/뉴스 /2013-3-7/211.html

텔레센트릭 렌즈 응용 소개

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텔레센트릭 렌즈와 텔레센트릭 렌즈의 차이점 산업용 렌즈 및 일반 산업용 렌즈

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