Se "t" corrisponde allo spessore di una striscia bianca o nera nello spazio oggetto, la frequenza spaziale w (solitamente espressa in coppie di linee per millimetro) viene così calcolata:

La divergenza degli illuminatori varia da 0.1° e 1°; il grado di collimazione della sorgente LED è inferiore di quello riscontrabile nei collimati a fascio laser che, a loro volta, non possono essere utilizzati in modo efficace nelle applicazioni di visione artificiale poiché la precisione della misura viene seriamente penalizzata dagli effetti di diffrazione.

Opto Engineering® fornisce pattern prodotti con trattamento laser oppure con tecniche fotolitografiche sia per la proezione che per la calibrazione della distorsione.

La CTF è limitata dalla diffrazione, e questo limite si abbassa a F/# superiori: data una frequenza spaziale w, la CTF aumenta mentre il F/# diventa più piccolo. Allo stesso tempo, la CTF dipende dalla lunghezza d'onda: più corta la lunghezza d'onda, più alta la CTF. Esprimendo la CTF come funzioni di questi parametri si ottiene che:

Dal momento che gli illuminatori collimati sono componenti non-imaging, il parametro della profondità di campo non è molto significativo: dal momento che illuminatori collimati devono essere sempre utilizzati in congiunzione a un'ottica telecentrica, la profondità di campo e altre specifiche ottiche non possono venire elencate come un comune illuminatore stand-alone.

Diverse telecamere non rispettano lo standard industriale del passo-C (17.52 mm), che definisce la distanza flangia-sensore (lunghezza focale flangia). Anche lasciando da parte il problema della imprecisione meccanica, molti costruttori non tengono conto dello spessore del vetro protettivo del sensore che, per quanto sottile, rientra comunque nella distanza flangia-sensore.

L'utilizzo di una sorgente collimata migliora la profondità di campo naturale di un telecentrico TC con un aumento pari a circa + 20/30%, a seconda di altri fattori quali il tipo di lente, il colore della luce, la grandezza dei pixel e il metodo utilizzato per calcolare la profondità di campo.

I coni di raggi luminosi in ingresso mostrano un'inclinazione massima espressa in gradi che dipende dalla telecentricità della lente. Dal momento che i raggi percorrono lo spazio in linea retta, possiamo dire che tutto lo spazio è telecentrico! Opto Engineering® garantisce che le proprie ottiche mostrano una massima inclinazione telecentrica pari a 0.1°, 0.0017 radianti (1.7 mrad), anche se la tipica deviazione misurabile dalla telecentricità teorica corrisponde circa alla metà, 0.0008 rad (0.8 mrad). Questo significa che il massimo errore su uno scostamento di 1 mm corrisponde a 1 micron.

dove a, b and c sono valori costanti che definiscono il comportamento della curva di distorsione; il valore di a è solitamente zero visto che la distorsione è solitamente nulla al centro dell'immagine.In alcuni casi, un polinomiale di terzo grado può essere richiesto per adattarsi perfettamente alla curva.In aggiunta alla distorsione radiale, va tenuto conto anche della distorsione trapezioidale. Questo effetto può essere descritto come l'errore prospettico dovuto al disallineamento tra l'elemento ottico e quello meccanico: di conseguenza linee parallele nello spazio oggetto diventano linee convergenti (o divergenti) nello spazio immagine.E' possibile ovviare a questa distorsione tramite specifici algoritmi correttivi in grado di calcolare il punto in cui le linee convergenti si incrociano.

The led wall video screen has a green, blue, and red dot pattern on.

L'apertura standard di una lente Opto Engineering® è pensata per ottimizzare la risoluzione d'immagine e la profondità di campo.

Cobra-Serie: Festbrennweiten-Objektive mit C-Mount-Anschluß. Einführung. Produkteigenschaften ◇Kompakte Bauweise Kleiner Durchmesser von nur 29 mm für ...

La MTF è invece la risposta in termini di contrasto che un obiettivo fornisce inquadrando un pattern di tipo sinusoidale, con una variazione del livello toni di grigio da 0 a 255; questo parametro è molto più difficile da convertire in un dato significativo per un’applicazione di visione artificiale.

Data la sua naturale elasticità, l'interfaccia F-mount potrebbe portare a inconvenienti in caso di telecamera pesante e sistema soggetto a vibrazioni (ovviamente non si raccomanda di supportare l'ottica col solo F-mount della telecamera). Alcune soluzioni per minimizzare il gioco meccanico:

Le nostre lenti telecentriche TC non utilizzano un'iride, ma possiamo facilmente impostare l'apertura richiesta prima di spedire il prodotto, senza costi aggiuntivi o ritardi nella consegna.Le ragioni di questa scelta sono così numerose che la domanda giusta sarebbe: perché gli altri costruttori di ottiche lo fanno?

No, le ottiche dei TC e degli illuminatori collimati sono pensate per funzionare in modo diverso: i TC accettano "coni telecentrici", mentre le sorgenti collimate proiettano un fascio di raggi paralleli.

Off-Axis Parabolic Mirrors ... Parabolic mirrors are the most common type of aspherical mirrors used in optical instruments. They are free from spherical ...

I telecentrici di grandi dimensioni, come i TCxx120, TCxx144, TCxx192 e TCxx240, presentano una grande flangia di mount che è parte integrante delle meccaniche. Una volta che la telecamera è stata montata vi sono due possibili alternative per regolarne la fase, in modo da allineare il campo inquadrato con i lati del sensore:

La profondità di campo è un parametro complesso da definire: dipende dall'ingrandimento, F/#, lunghezza d'onda, grandezza dei pixel e, non ultima, la sensibilità dell'algoritmo di estrazione del contorno. Per questo motivo non esiste una definizione standard: è un parametro soggettivo.

Un trimmer posizionato nella parte posteriore dell'unità rende possibile la regolazione del flusso di corrente al LED e quindi dell'intensità luminosa.Nel caso in cui il cliente debba pulsare la sorgente luminosa (per esempio nel caso di esposizioni molto brevi), il LED può essere direttamente pilotato collegando un terzo cavo indipendente. Le specifiche della pulsazione sono riportate sulla documentazione del singolo prodotto.

Le ottiche Opto Engineering® sono pre-impostate per funzionare alla distanza nominale C-mount; tuttavia, assieme ai nostri telecentrici viene fornito un kit di spaziatori corredato da istruzioni per la regolazione della lunghezza focale.

Uno strato di cromo viene depositato sul subrasto in vetro. Utilizzando una tecnica similare a quella per la produzione di schede elettronice, un fotoresistore viene posto sulla superficie in cromo viene “trattata” UV. A seguito, viene utilizzato dell’acido per rimuovere le aree del fotoresisotre non sviluppate in modo che la geometria desiderata rimanga impressa sulla superficie. Eseguendo lo sviluppo UV per mezzo di plotters ad alta precisione, è possibile raggiungere un’accuratezza geometrica di pochi micron su superfici trattate di qualche decina di millimetri. La precisione dell’edge del pattern è anch’essa molto elevata, nell’ordine di 1-5 micron o meno.

Nel caso delle lenti macro, come anche i telecentrici, l'oggetto non viene posto all'infinito e il parametro F/# perde dunque di significato; va usato l' F/# di lavoro. Questi due parametri vengono descritti dalla formula:

L'interfaccia F-mount non è uno standard industriale bensì commerciale, per cui non esiste un riferimento oggettivo per determinare il pre-carico delle molle né le esatte tolleranze meccaniche.

Alcuni fornitori parlano in termini di distanza telecentrica, cioè la distanza (espressa in mm) in cui il massimo errore rilevabile rientra entro un certo valore (espresso solitamente in micron). Questo parametro ha poco senso da un punto di vista ottico, oltre ad essere potenzialmente fuorviante.

La CTF (funzione di trasferimento del contrasto) esprime la risposta di contrasto dell’obiettivo quando si sta osservando un pattern "quadrato" (a scacchi); è il parametro più significativo per valutare il grado di nitidezza dei contorni in ambito metrologico.

Per il TCxx240, uno speciale adattatore C-mount può essere pre-assemblato alla lente su richiesta. Una volta regolata la fase, l'assieme può essere bloccato utilizzando tre viti radiali.

Gli effetti di maggiore o minore luminosità in prossimità del bordo dell’oggetto (bordo chiaro o aumento delle zone d’ombra) vengono normalmente compensati dalle librerie di analisi dell’immagine, in modo da ricondurre l’analisi dimensionale alle condizioni offerte dalle tecniche di illuminazione standard.

dove lw e lb rappresentano le intensità massime (o livelli di grigio) misurabili sul piano immagine, rispettivamente per le strisce bianche e nere.

Molti integratori utilizzano telecamere ad altra risoluzione con pixel di dimensioni molto ridotte senza tenere conto delle reali prestazioni dell'ottica. La risoluzione di una lente viene tipicamente espressa dalla sua MTF (funzione di trasferimento della modulazione), che mostra la risposta della lente ad un patter sinusoidale. Tuttavia, la CTF (funzione di trasferimento del contrasto) rappresenta un parametro più significativo, poiché restituisce il contrasto di un pattern a strisce bianche e nere. In questo modo viene simulato il comportamento della lente quando si inquadra il contorno di un oggetto.

Tali effetti si manifestano attraverso una distribuzione della luminosità dell’immagine differente da quella originata, ad esempio, da un comune illuminatore back-light, che restituisce un bordo completamente omogeneo, ma al tempo stesso risulta totalmente inadeguato in altri contesti come l’osservazione di oggetti cilindrici.

Dal momento che gli illuminatori collimati devono essere usati in congiunzione con delle ottiche telecentriche TC, l'apertura del sistema ottico dipende unicamente dall'apertura della lente TC; per questo motivo la divergenza dell'illuminatore collimato non è un valore rilevante.

Specifications: Material: Silicone Easy to use.

DSNU

Ogni ottica presenta un certo grado di distorsione residua che rischia di influire sulla precisione della misura, e ovviamente le nostre lenti telecentriche TC non fanno eccezione a questa regola. La distorsione viene calcolata come la differenza percentuale tra l'altezza dell'immagine prevista e quella effettivamente acquisita, e può essere approssimata da un polinomiale di secondo grado. Se si definiscono le distanze radiali dal centro immagine:

Non esattamente. Anche utilizzando obiettivi telecentrici perfetti, solo la metà dei raggi di coni che lambiscono il bordo di un oggetto vengono intercettati dal sensore. A causa di ciò, un minimo effetto di sfocatura nell’immagine del bordo interno e/o esterno di un oggetto sarà comunque visibile. Tale effetto può essere minimizzato o addirittura neutralizzato implementando un illuminatore collimato.

Dove altri si limitano ad affermare un valore di telecentricità, Opto Engineering® misura questo parametro con strumentazione dedicata e certifica la telecentricità di ogni ottica con un test report.

Dove theta è pari alla metà dell'angolo del cono sotteso dai raggi che entrano o escono da un sistema ottico. Lo F/# viene definito come il rapporto tra l'apertura della lente (D) e la sua lunghezza focale f.

Tutte le lenti che operano nello spettro visibile, inclusi i telecentrici TC Opto Engineering, risultano acromatiche su tutto lo spettro VIS. Tuttavia, i parametri relativi alla distorsione ottica e telecentricità vengono tipicamente ottimizzati per lunghezze d'onda al centro della gamma VIS: luce verde. Inoltre, si tende a riscontrare una migliore risoluzione nella gamma della luce verde, dove la acromatizzazione è pressoché perfetta.

Molti adattatori F-mount per ottiche fotografiche presentano un certo grado di gioco meccanico: questo tipo di interfaccia è montato su molle pre-caricate e quindi intrinsecamente elastico.

La profondità di campo viene normalmente indicata sulla documentazione di prodotto: per la maggior parte della serie TC, si intende la profondità di campo complessiva ad un F/# pari a 8.

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Agli estremi della profondità di campo, l'immagine acquisita può ancora essere utilizzata a fini di misura. Tuttavia, per ottenere la massima nitidezza, si consiglia di considerare solo metà del valore della profondità di campo nominale.

Per esempio, una lente TC con F/# pari a 8 e operante con luce verde (lamba = 0.0000587 mm) presenta una frequenza di taglio:

Come per l'iride, un meccanismo di messa a fuoco porterebbe a un gioco meccanico di parti mobili all'interno dell'ottica, danneggiando il centraggio del sistema e causando distorsioni trapezoidali. Un altro inconveniente riguarda la distorsione radiale: in un telecentrico la distorsione viene minimizzata solo mantenendo i componenti ottici a distanze prestabilite. Di conseguenza il riposizionamento dei componenti dettato dalla regolazione del fuoco porterebbe ad aumento della distorsione, divergendo dai valori misurati durante il processo di controllo qualità.

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L’utilizzo di un’illuminazione collimata rappresenta la scelta migliore quando si ha a che fare con oggetti dai bordi curvi; per tale ragione questa tecnica è ampiamente utilizzata dai nostri clienti, soprattutto in sistemi di misura di alberi, tubi, viti, molle, o-ring ed oggetti simili. Tuttavia la luce collimata causa effetti di interferenza, sia costruttiva che distruttiva, dovuti alla parziale coerenza della sorgente di radiazione e fisicamente connaturati in questa tecnica di illuminazione.

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Quando si usa una sorgente collimata abbinata a un'ottica telecentrica, tutta la luce emessa viene raccolta dalla lente, moltiplicando l'efficienza del sistema dal punto di vista energetico. Se il sensore viene illuminato in modo efficace si rendono possibili tempi di integrazione molto corti senza dover operare in modalità pulsata.

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Teoricamente, una lente che offre un basso contrasto (CTF) a una certa frequenza dei pixel non è una scelta ottimale; tuttavia quando si usano pixel di dimensioni ridotte è più facile ridurre il rumore e definire il profilo di un oggetto. Per questa ragione, anche se l'incremento della risoluzione è meno che proporzionale alla grandezza dei pixel (poiché la CTF si abbassa con l'aumento della frequenza spaziale) ci sono comunque buone ragioni per utilizzare pixel piccoli. Inoltre, la rilevazione dei contorni viene effettuata sulle due dimensioni - così facendo a una riduzione della grandezza dei pixel si ha un aumento molto più significativo della loro quantità, rendendo più efficiente l'elaborazione dell'immagine.

La modifica delle modalità di calcolo è resa necessaria in tutte le applicazioni che prevedono la misurazione di oggetti di forma e superficie significativamente differenti, in quanto l’oggetto, diffondendo, riflettendo o bloccando la luce da cui è investito, diventa parte del sistema ottico stesso. In tal senso la misura ottica senza contatto è una misura indiretta della perturbazione introdotta dall’oggetto che si osserva, come può essere ad esempio rilevato comparando la misura, con qualsiasi tecnica di illuminazione, di due campioni dimensionalmente identici ma caratterizzati da rugosità superficiale differente.

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Un numero elevato di strati di materiale dielettrico viene depositato sul subrasto in vetro. Si ottiene così uno specchio dicroico che ricorda molto un coating in alluminio. Una sorgente laser viene poi utilizzate per rimuovere parti del substrato e fare in modo che la luce possa attraversare le parti incise. Questa tecnica è veloce ed economica, anche se non particolarmente accurata poichè il laser ha uno spot di circa 30-40 micron e risulta difficile garantire un’elevta accurattezza geometrica del pattern.

Notare che l'apertura numerica (e F/#) si riferiscono sia allo spazio immagine che allo spazio oggetto, dal momento che entrambi definiscono l'angolo del cono di raggi in ingresso e in uscita. Solitamente F/# si riferisce allo spazio immagine e l'apertura numerica viene usata comunemente nello spazio oggetto (raggi in ingresso).

La maggior parte degli illuminatori Opto Engineering® può essere alimentata da una sorgente DC a 12 o 24 V. Il LED viene pilotato dall'elettronica integrata (un'alimentazione elettronica a micro-switch), che assicura un'illuminazione stabile e la requisita sicurezza operativa.

La lunghezza d'onda più corta della luce verde è preferibile a quella rossa poiché aumenta il limite di diffrazione della lente e la massima risoluzione raggiungibile.

Generally Fresnel lenses are divided into 7 classes (called orders). The order is determined by the distance of the flame to the lens. The First Order ...

L'uniformità della sola sorgente non è significativa: l'unico aspetto importante è l'uniformità luminosa consentita dal sistema composto da illuminatore e lente telecentrica. L'omogeneità dell'illuminazione fornita da questo tipo di sistema risiede tipicamente entro un valore di disomogeneità del +/-10%.

Il parametro k dipende dal tipo di applicazione. Per le applicazioni di misura telecentriche, un valore ragionevole di k viene posto a 0.008, mentre per l'ispezione si utilizza circa 0.015.Per alcuni valori di ingrandimento e F/# di lavoro, la bi-telecentricità delle nostre lenti porta a una profondità di campo superiore.

È interessante osservare che la distorsione radiale e quella trapezoidale sono due fenomeni completamente indipendenti, per cui è possibile operare una correzione matematica applicando in succession due trasformazioni spaziali indipendenti. Un approccio alternativo (o integrativo) consiste nella correzione locale e simultanea di entrambi gli effetti di distorsione: si utilizza l'immagine di un pattern a griglia per definire l'errore di distorsione zona per zona. Si ottiene così un campo di vettori dove ogni vettore associato a una specifica zona dell'immagine definisce la correzione da applicare ai rilevamenti effettuati in quella zona.