GUIDA ALLA MACHINE VISION · PILASTRO 2

Obiettivo Telecentrico per AOI: Una Guida Pratica all'Ispezione Ottica di Precisione

Scopri come gli obiettivi telecentrici migliorano l'acquisizione delle immagini AOI con ingrandimento stabile, riduzione degli effetti prospettici e geometria dell'immagine coerente per l'ispezione di precisione.

RISPOSTA RAPIDA

Perché usare un obiettivo telecentrico per l'AOI?

Un obiettivo telecentrico per AOI è progettato per mantenere un ingrandimento altamente stabile su un intervallo definito di spazio oggetto, riducendo al contempo le variazioni di dimensione dell'immagine legate alla prospettiva. Questo rende l'immagine telecentrica particolarmente utile per le applicazioni di ispezione ottica automatizzata che richiedono rilevamento dei bordi ripetibile, ispezione dimensionale e geometria dell'oggetto coerente.

I sistemi di Ispezione Ottica Automatizzata (AOI) sono spesso associati a fotocamere ad alta risoluzione e software di ispezione avanzati. Tuttavia, il sistema ottico davanti alla fotocamera può essere importante quanto la fotocamera stessa.

Quando l'AOI coinvolge piccoli componenti elettronici, parti meccaniche di precisione, connettori, caratteristiche PCB o ispezione dimensionale, l'immagine convenzionale può introdurre variazioni legate alla prospettiva che influenzano la coerenza dell'immagine.

Un obiettivo telecentrico può aiutare a ridurre questi effetti mantenendo un ingrandimento stabile entro il suo intervallo operativo specificato. Se combinato con una fotocamera appropriata e un'illuminazione controllata, l'immagine telecentrica può fornire una base più ripetibile per l'ispezione AOI.

In Questa Guida

  1. Perché l'AOI ha bisogno dell'immagine telecentrica?
  2. Principali vantaggi degli obiettivi telecentrici per l'AOI
  3. Dove vengono utilizzati gli obiettivi telecentrici nell'AOI?
  4. Obiettivo Telecentrico + Fotocamera ad Alta Risoluzione
  5. Perché l'illuminazione conta nell'AOI
  6. Obiettivo Telecentrico + Luce Telecentrica
  7. Obiettivo Telecentrico a 90° + Luce Telecentrica a 90° per AOI
  8. Applicazioni per l'immagine telecentrica a 90°
  9. Come scegliere un obiettivo telecentrico per l'AOI
  10. Costruire un sistema AOI telecentrico completo
  11. Domande Frequenti

1. Perché l'AOI ha bisogno dell'immagine telecentrica?

I sistemi AOI sono progettati per ispezionare i prodotti in modo coerente alla velocità di produzione. A seconda dell'applicazione, il sistema potrebbe dover identificare difetti, misurare dimensioni, localizzare componenti, ispezionare bordi o verificare la qualità del montaggio.

Questi compiti dipendono dalla qualità e dalla coerenza dell'immagine acquisita. Con un obiettivo convenzionale, le variazioni nella posizione dell'oggetto possono causare variazioni legate alla prospettiva nella dimensione apparente.

POSIZIONE OGGETTO

Piccole variazioni di altezza

La planarità del PCB, l'altezza dei componenti o la posizione possono variare durante l'ispezione.

GEOMETRIA IMMAGINE

Effetti prospettici

La dimensione apparente dell'oggetto può cambiare al variare della distanza tra l'oggetto e l'obiettivo.

ISPEZIONE

Variazione di misurazione

Le variazioni nella geometria dell'immagine possono influenzare l'ispezione dimensionale e il rilevamento dei bordi.

L'immagine telecentrica affronta questa sfida riducendo le variazioni di ingrandimento legate alla prospettiva entro l'intervallo specificato di spazio oggetto telecentrico.

2. Principali vantaggi degli obiettivi telecentrici per l'AOI

Ingrandimento stabile

Aiuta a mantenere una dimensione dell'oggetto coerente quando la posizione dell'oggetto cambia entro l'intervallo operativo specificato.

Riduzione degli effetti prospettici

Riduce la variazione legata alla prospettiva nella geometria dell'immagine.

Immagine dei bordi ripetibile

Fornisce una rappresentazione più coerente di bordi, fori, pin e confini dei componenti.

Misurazione di precisione

Supporta l'ispezione dimensionale dove la coerenza geometrica è importante.

3. Dove vengono utilizzati gli obiettivi telecentrici nell'AOI?

Gli obiettivi telecentrici sono particolarmente utili nelle applicazioni AOI in cui la geometria dell'immagine e la ripetibilità della misurazione sono importanti.

Ispezione PCB

Posizionamento dei componenti, caratteristiche PCB, fori, connettori e ispezione dimensionale.

Componenti Elettronici

Package IC, terminali, pin, connettori e piccoli assemblaggi elettronici.

Componenti Semiconduttori

Ispezione di precisione dove sono richiesti imaging stabile e alta risoluzione.

Parti Meccaniche di Precisione

Parti lavorate, pin, ingranaggi, fori, bordi e caratteristiche dimensionali.

4. Obiettivo Telecentrico + Fotocamera ad Alta Risoluzione per AOI

Una fotocamera ad alta risoluzione può catturare più dettagli dell'immagine, ma la sola risoluzione della fotocamera non determina le prestazioni ottiche finali di un sistema AOI.

La fotocamera e l'obiettivo devono essere abbinati in base alla dimensione del sensore, alla dimensione del pixel, all'ingrandimento, al campo visivo, alla distanza di lavoro e alla risoluzione ottica.

Componente del Sistema Parametri Importanti
Fotocamera Dimensione sensore, dimensione pixel, risoluzione, frame rate, tipo di otturatore
Obiettivo Telecentrico Ingrandimento, FOV, distanza di lavoro, risoluzione, distorsione
Illuminazione Contrasto, uniformità, controllo delle riflessioni, geometria dell'illuminazione

5. Perché l'illuminazione conta nell'AOI

Anche il miglior obiettivo telecentrico non può compensare una scarsa illuminazione. La caratteristica da ispezionare deve essere visibile con un contrasto sufficiente affinché la fotocamera e l'algoritmo di visione la elaborino in modo affidabile.

Superfici Riflettenti

Un'illuminazione controllata può aiutare a gestire le riflessioni indesiderate da superfici metalliche ed elettroniche.

Bordi e Fori

Un'illuminazione appropriata può migliorare il contrasto della sagoma e dei bordi.

Caratteristiche della Superficie

L'illuminazione direzionale o diffusa può essere selezionata in base al difetto o alla caratteristica da ispezionare.

Ecco perché l'immagine telecentrica e l'illuminazione dovrebbero essere valutate insieme, anziché selezionare l'obiettivo indipendentemente dal sistema di illuminazione.

6. Obiettivo Telecentrico + Luce Telecentrica

Per l'ispezione dimensionale e l'AOI basata sulla sagoma, l'illuminazione telecentrica può integrare la geometria ottica di un obiettivo telecentrico.

PERCORSO OTTICO AOI CONTROLLATO
Luce Telecentrica
↓
Oggetto di Ispezione
↓
Obiettivo Telecentrico
↓
Fotocamera Industriale

La configurazione esatta dell'illuminazione dipende dalla superficie dell'oggetto, dalla caratteristica da ispezionare, dalla distanza di lavoro, dal contrasto richiesto e dai vincoli meccanici.

SOLUZIONE AOI IN EVIDENZA

7. Obiettivo Telecentrico a 90° + Luce Telecentrica a 90° per AOI

Alcuni sistemi AOI affrontano una sfida che non può essere risolta semplicemente scegliendo un diverso ingrandimento o distanza di lavoro: spazio di installazione limitato.

Un sistema di imaging top-down convenzionale posiziona la fotocamera e l'obiettivo direttamente sopra l'oggetto di ispezione. Tuttavia, strutture della macchina, meccanismi mobili, robot, instradamento dei cavi o spazio verticale limitato possono rendere difficile l'integrazione di questa disposizione.

Il Problema del Vincolo di Spazio

CONFIGURAZIONE CONVENZIONALE

Percorso Ottico Rettilineo

Fotocamera
↓
Obiettivo Telecentrico
↓
Oggetto di Ispezione

CONFIGURAZIONE A 90°

Percorso Ottico Pieghettato

Fotocamera
→
Obiettivo Telecentrico a 90°
↓
Oggetto di Ispezione

Un obiettivo telecentrico a 90° utilizza un percorso ottico pieghettato per cambiare la direzione fisica tra la fotocamera e l'oggetto di ispezione. Questo può fornire maggiore flessibilità quando si integra l'immagine telecentrica in attrezzature AOI compatte.

Perché combinare un obiettivo telecentrico a 90° con una luce telecentrica a 90°?

L'obiettivo determina come l'oggetto viene immaginato, mentre l'illuminazione determina come la caratteristica di ispezione viene presentata alla fotocamera.

Quando il percorso ottico viene ruotato di 90°, la disposizione dell'illuminazione dovrebbe essere considerata come parte della stessa architettura di sistema.

01
Fotocamera Industriale

Acquisisce l'immagine di ispezione.

02
Obiettivo Telecentrico a 90°

Fornisce un percorso ottico telecentrico pieghettato.

03
Luce Telecentrica a 90°

Fornisce una geometria di illuminazione controllata.

04
Elaborazione della Visione

Misura e ispeziona le caratteristiche acquisite.

8. Applicazioni per l'immagine telecentrica a 90°

Una configurazione telecentrica a 90° può essere considerata quando un percorso ottico rettilineo convenzionale è difficile da integrare nella macchina.

PCB & AOI Elettronica

Utile dove le strutture della macchina o i componenti limitano lo spazio di installazione verticale.

Ispezione Connettori

Supporta l'ispezione di pin, terminali, bordi e geometria dei connettori.

Componenti di Precisione

Adatto per l'ispezione dimensionale e dei bordi dove lo spazio di installazione è limitato.

Macchine AOI Compatte

Aiuta a integrare l'imaging in attrezzature con spazio verticale limitato.

9. Come scegliere un obiettivo telecentrico per l'AOI

La selezione di un obiettivo telecentrico per l'AOI dovrebbe iniziare dal requisito di ispezione, non dal modello dell'obiettivo.

Passo 1 — Definire l'Oggetto
Determinare quale prodotto o componente verrà ispezionato.

Passo 2 — Definire la Caratteristica di Ispezione
Identificare se il sistema necessita di rilevamento difetti, misurazione dimensionale, ispezione bordi, posizionamento o un altro compito.

Passo 3 — Determinare il FOV Richiesto
Definire l'area fisica che deve essere catturata in un'immagine.

Passo 4 — Selezionare la Fotocamera
Considerare dimensione sensore, dimensione pixel, risoluzione, frame rate e interfaccia.

Passo 5 — Selezionare l'Obiettivo Telecentrico
Abbinare ingrandimento, FOV, distanza di lavoro, copertura sensore, risoluzione e requisiti di distorsione.

Passo 6 — Selezionare l'Illuminazione
Considerare proprietà della superficie, contrasto, riflessione e geometria di ispezione.

Passo 7 — Verificare lo Spazio Meccanico
Confermare lo spazio per fotocamera, obiettivo, luce, cavi e macchina. Considerare una configurazione ottica a 90° se un percorso ottico rettilineo è difficile da integrare.

10. Costruire un sistema AOI telecentrico completo

Per applicazioni AOI impegnative, l'obiettivo dovrebbe essere considerato come parte di un sistema di imaging completo.

01 · FOTOCAMERA

Acquisizione Immagine

Risoluzione, dimensione sensore, dimensione pixel, frame rate e caratteristiche dell'otturatore.

02 · OBIETTIVO

Geometria Ottica

Ingrandimento, FOV, WD, risoluzione, distorsione e telecentricità.

03 · ILLUMINAZIONE

Visibilità Caratteristica

Contrasto, controllo delle riflessioni, uniformità e geometria dell'illuminazione.

04 · SOFTWARE

Elaborazione Ispezione

Misurazione, pattern matching, rilevamento difetti, OCR e posizionamento.

Principio a livello di sistema: Un sistema AOI ad alte prestazioni è creato abbinando fotocamera, obiettivo telecentrico, illuminazione, software e layout meccanico, non ottimizzando solo un componente.
RAPIXEL TELECENTRIC VISION

Soluzioni Obiettivi Telecentrici per AOI

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A seconda dell'applicazione, la configurazione ottica può includere obiettivi telecentrici convenzionali, soluzioni telecentriche ad alta risoluzione e design telecentrici specializzati a 90°.

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Domande Frequenti

A cosa serve un obiettivo telecentrico nell'AOI?

Un obiettivo telecentrico viene utilizzato nell'AOI quando sono importanti ingrandimento stabile, riduzione degli effetti prospettici, rappresentazione ripetibile dei bordi o coerenza dimensionale. Le applicazioni comuni includono ispezione di elettronica, PCB, semiconduttori, connettori e componenti di precisione.

Perché l'imaging telecentrico è utile per l'ispezione PCB?

L'imaging telecentrico può ridurre le variazioni di ingrandimento legate alla prospettiva, aiutando a mantenere una geometria più coerente quando si ispezionano caratteristiche PCB, componenti, connettori, fori e altri dettagli dimensionali.

Ogni sistema AOI ha bisogno di un obiettivo telecentrico?

No. Gli obiettivi per machine vision standard sono adatti per molte applicazioni di ispezione generali. Gli obiettivi telecentrici sono particolarmente utili quando sono importanti la coerenza geometrica, la misurazione dimensionale o l'imaging ripetibile.

Cos'è un obiettivo telecentrico a 90°?

Un obiettivo telecentrico a 90° utilizza un percorso ottico pieghettato per cambiare la direzione fisica tra la fotocamera e l'oggetto di ispezione. Può aiutare a integrare l'imaging telecentrico in macchine dove un percorso ottico rettilineo convenzionale è difficile da installare.

Perché usare una luce telecentrica a 90° con un obiettivo telecentrico a 90°?

Abbinare la geometria dell'illuminazione alla configurazione ottica può aiutare a creare un sistema di imaging AOI più compatto e controllato, soprattutto quando lo spazio di installazione è limitato.

Come scelgo un obiettivo telecentrico per l'AOI?

Inizia con la dimensione dell'oggetto e la caratteristica di ispezione, poi determina il FOV richiesto, la dimensione del sensore della fotocamera, l'ingrandimento, la distanza di lavoro, la risoluzione, la distorsione, l'illuminazione e i requisiti di installazione meccanica.

RAPIXEL TELECENTRIC VISION

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