Noll vinkelsynfält: eliminering av parallaxfel
Konventionella linser har vinklade synfält (AFOV) så att när avståndet mellan linsen och objektet ökar, minskar förstoringen. Det är så människosynen beter sig och bidrar till vår djupuppfattning. Denna AFOV resulterar iParallax, även känt som perspektivfel, vilket minskar noggrannheten, eftersom den observerade mätningen av synsystemet kommer att förändras om objektet flyttas (även när det förblir inom skärpedjupet [DOF]) på grund av förstoringsändringen. Telecentriska linser eliminerar parallaxfelsegenskaperna hos konventionella linser genom att ha en konstant, icke-vinklig FOV; på valfritt avstånd från linsen kommer en telecentrisk lins alltid att ha samma FOV. SerFigur 1för skillnaden mellan en icke-telecentrisk och en telecentrisk FOV.
En telecentrisk lins konstanta FOV har både fördelar och begränsningar för mätningstillämpningar. Den främsta fördelen med en telecentrisk lins är att dess förstoring inte ändras med avseende på djupet.figur 2visar två olika objekt på olika arbetsavstånd (WD), avbildade både av en fast brännvidd (icke-telecentrisk) lins (mitten) och en telecentrisk lins (höger). Observera att på bilden tagen med en telecentrisk lins är det omöjligt att avgöra vilket objekt som är framför det andra. Med objektivet med fast brännvidd är det ganska uppenbart att objektet som verkar mindre är placerat längre från objektivet.
Medanfigur 2är drastiskt när det gäller ett WD-skifte, illustrerar det vikten av att minimera parallaxfel. Många automatiserade inspektionsuppgifter är avbildningsobjekt som rör sig genom FOV i ett avbildningssystem, och positionen för delar är sällan perfekt repeterbar. Om WD inte är identisk för varje objekt som linsen avbildar, kommer måttet på varje objekt att variera beroende på förstoringsförskjutningen (se Upplösning för att lära dig mer om förstoring och hur den definieras). Ett maskinseendesystem som ger olika resultat baserat på ett förstoringskalibreringsfel (vilket är oundvikligt med en lins med fast brännvidd) är en otillförlitlig lösning och kan inte användas när hög precision är nödvändig. Telecentriska linser eliminerar oron för mätfel som annars skulle uppstå på grund av faktorer som en vibrerande transportör eller inexakta delplaceringar.
Telecentriska linser och skärpedjup
Det är en vanlig missuppfattning att telecentriska linser i sig har en större DOF än konventionella linser. Även om DOF fortfarande i slutändan styrs av objektivets våglängd och f/#, är det sant att telecentriska objektiv kan ha en större användbar DOF än konventionella objektiv på grund av den symmetriska suddigheten på båda sidor av bästa fokus. När delen under inspektion skiftar mot eller bort från linsen kommer den att följa AFOV (eller huvudstrålen) som är associerad med den. I en icke-telecentrisk lins, när ett objekt flyttas in och ur fokus, suddar delen asymmetriskt ut på grund av parallax och förstoringsförändringen som är associerad med dess AFOV. Telecentriska linser blir dock symmetriskt suddiga eftersom det inte finns någon vinkelkomponent till FOV. I praktiken betyder detta att funktioner som kanter behåller sin masscentrumposition; en noggrann mätning kan fortfarande göras när objektet är bortom bästa fokus så länge kontrasten förblir tillräckligt hög för att algoritmen som används av maskinseendesystemet ska fungera korrekt.
Även om det kan verka kontraintuitivt, kan oskärpa med fördel användas i vissa applikationer med telecentriska linser. Till exempel, om ett maskinseendesystem behöver hitta mitten av en stift, som visas iFigur 3a, är övergången från vitt till svart ganska skarp när objektivet är i fokus. IFigur 3b, samma stift visas något oskarp.
Titta på en plot av bildens grånivåer från en linjeprofil tagen över kanten av delen, som iFigur 4, är linjens lutning mycket grundare för den något defokuserade bilden, eftersom nålkanten är spridd över fler pixlar. På grund av den telecentriska linsens symmetriska oskärpa är denna oskärpa fortfarande användbar eftersom tyngdpunkten inte har rört sig och mängden subpixelinterpolation som behövs minskar. Detta minskar känsligheten för grånivåfluktuationer orsakade av sensorbrus och gör att stiftets centrum kan hittas mer tillförlitligt och med högre repeterbarhet.