Повышенная прочность объективов для визуализации

К объективам для визуализации, используемым в промышленных приложениях машинного зрения, предъявляются особые требования, помимо стандартных. Линзы, используемые в автоматизации производства, робототехнике и промышленном контроле, должны работать в особых сложных условиях, включая вибрацию, удары, изменение температуры и наличие загрязнений. Таким образом, новые классы линз повышенной прочности были разработаны для работы во множестве различных сценариев.

Промышленная защита

Промышленные объективы повышенной прочности сконструированы так, чтобы выдерживать вибрацию и удары, не повреждаясь при этом, не меняя фокусировки или f/#. Гибкость приносится в жертву путем исключения движущихся частей. Стандартный объектив с фиксированным фокусным расстоянием использует механизм фокусировки и диафрагму, состоящую из тонких пластинок и шариковых фиксаторов, для регулировки f/#, которые могут смещаться во время ударов и вибрации. В промышленных объективах повышенной прочности диафрагма удаляется и заменяется фиксированным упором диафрагмы, а механизм фокусировки, обычно состоящий из механизма фокусировки в виде цилиндра с резьбой внутри другого цилиндра с резьбой, заменяется механизмом с одной резьбой и жестким фиксатором.

Стандартный объектив со сложной конструкцией и регулируемой диафрагмой по сравнению с промышленным объективом повышенной прочности с упрощенной конструкцией

Промышленная защита идеальна для приложений, в которых система устанавливается один раз и не меняется. В объективах этого типа также присутствует дополнительное преимущество в стоимости за счет устранения сложных движений и регулировок, что приводит к значительному уменьшению количества деталей и экономии средств. Существует большое колличество приложений для промышленной защиты, например, в производственных условиях с высокой вибрацией, в ситуациях, когда камера быстро ускоряется, в системах контроля, в которых повторяются многие аналогичные настройки камеры, и в роботизированном машинном зрении.

Защита от проникновения повышенной прочности

Повышенная защита от проникновения обеспечивает герметичность узла объектива с помощью уплотнительных колец и силикона RTV для предотвращения попадания влаги и мусора. Такая защита обычно добавляется к промышленным объективам повышенной прочности, поскольку уплотнение регулируемой фокусировки и диафрагмы было бы проблематичным. Эти объективы используются в среде с высокой влажностью, брызгами, пылью или мелкими частицами, а также там, где нет места для полной изоляции объектива и камеры.

Защищенный от попадания пыли прочный объектив

Степень защиты обозначается двумя цифрами IP согласно стандарту IEC 60529. Первая цифра описывает уровень защиты от твердых частиц и колеблется от нуля до шести. Вторая цифра обозначает защиту от влаги и колеблется от нуля до девяти. Если компонент не был протестирован на защиту, то цифра изменяется на X.

Степени защиты IP от твердых частиц

Степени защиты IP от влаги

Важно обратить внимание, что эти рейтинги не суммируются. Соответствие IPX7 или IPX8 не гарантирует соответствие IPX5 или IPX6. Продукты, которые соответствуют требованиям как для струйного распыления, так и для непрерывного погружения, будут указаны с обоими характеристиками. Например, водонепроницаемые объективы с фиксированным фокусным расстоянием серии TECHSPEC® имеют степень защиты IPX7 и IPX9K.

Стабильность и надежность

Как и промышленные объективы повышенной прочности, усиление устойчивости защищает линзы от повреждений, также обеспечивает оптическое наведение и сохранение положения после ударов и вибрации. Помимо замены диафрагмы и упрощенного механизма фокусировки, отдельные элементы объектива приклеиваются, чтобы предотвратить их перемещение внутри корпуса.

Устойчивый прочный объектив с приклеенными элементами

Элементы объектива находятся во внутреннем отверстии цилиндра блока формирования изображения. Расстояние между внешним диаметром объектива и внутренним диаметром цилиндра обычно составляет менее 50 мкм. Несмотря на минимальное пространство, децентричности порядка десятков микрон достаточно, чтобы существенно повлиять на наведение линзы. При использовании линз повышенной прочности, если точка объекта находится в центре поля и падает точно на центральный пиксель, она всегда будет падать туда, даже если линза подверглась сильной вибрации. Повышение устойчивости важно в приложениях, где необходимо откалибровать угловое поле, например, в измерительном оборудовании, трехмерном стереозрении, линзах, используемых для обнаружения в робототехнике, и линзах, используемых для отслеживания местоположения объектов. Эти приложения часто требуют, чтобы оптическое наведение было стабилизировано до значений, намного меньших, чем один пиксель.

Невозбужденная система, в которой перекрестие объекта сопоставляется с перекрестием изображения (а), и возбужденная система, в которой линзы децентрализованы внутри цилиндра и изменяется оптическая стабильность наведения (b)

Атермализация

Материал расширяется и сжимается в ответ на изменение температуры. Коэффициент теплового расширения (КТР) – это мера того, насколько материал изменяется в размере. Для высокопроизводительных систем технического зрения, подверженных экстремальным или значительным перепадам температуры, требуются атермализованные объективы, чтобы минимизировать изменения рабочих характеристик в зависимости от температуры. Атермализация относится к процессу, с помощью которого оптомеханическая система стабилизируется под экстремальными или меняющимися температурами, а также описывает оптомеханическую систему, которая подверглась этому процессу.

Атермализация может быть активной или пассивной. Активная атермализация означает, что объектив был спроектирован и изготовлен ​​так, чтобы выдерживать экстремальные или меняющиеся температуры, но может потребовать дополнительного вмешательства, такого как перефокусировка. Пассивная атермализация означает, что объектив был спроектирован и изготовлен ​​из дополнительных материалов и не требует регулировки в пределах указанного диапазона температур.