Points clés à retenir
L’optique de vision industrielle comprend des caractéristiques uniques et distinctes, telles que :
- Le champ de vision détermine la zone visible et le grossissement
- La distance de travail a un impact sur la flexibilité du placement de l’objectif
- La résolution permet de s’assurer que les images présentant de petites caractéristiques sont bien visibles
- La profondeur de champ maintient la mise au point à travers les profondeurs d’objet
- La taille et le grossissement du capteur influencent la clarté de l’image et la sélection de la lentille
La technologie de vision industrielle permet aux machines de « voir » et de « comprendre » leur environnement à l’aide de caméras, de capteurs et de logiciels. Les machines peuvent inspecter et évaluer les choses comme le fait l’œil humain, et ce plus rapidement et avec beaucoup plus de précision. Cette technologie est utilisée pour automatiser rapidement et précisément les inspections, les mesures et les décisions de fabrication. Le choix d’une optique adaptée peut faire toute la différence pour garantir des résultats de haute qualité.
Si vous travaillez avec la vision industrielle, vous vous demandez peut-être : Quel est l’impact des différents objectifs sur l’inspection et la détection des défauts ? Avez-vous besoin d’investir dans des objectifs haut de gamme pour une haute résolution, ou une option économique peut-elle faire l’affaire ? L’optimisation de votre système commence par la compréhension de six facteurs clés qui affectent directement la qualité de l’image.
1. Champ de vision (FOV) : Quelle quantité peut être vue par une caméra à la fois
Le champ de vision (FOV) est mesuré par la relation entre le capteur de la caméra et la lentille utilisée. La distance focale d’une lentille, mesurée en millimètres, détermine son champ de vision (FOV) angulaire, mesuré en degrés. Une lentille avec une distance focale plus longue offre une vue plus étroite mais un zoom plus important (grossissement plus élevé), tandis qu’une distance focale plus courte offre une vue plus large mais moins de zoom.
Par exemple :
- Lentille à distance focale longue : zoome pour inspecter les petits détails d’une carte de circuit imprimé (PCB). Le champ de vision (FOV) est plus étroit, mais vous pouvez voir en détail les petits composants, tels que les joints de soudure.
- Lentille à distance focale courte : capture une ligne d’assemblage entière en même temps. Le champ de vision (FOV) est plus large, ce qui permet de voir plusieurs pièces ou produits passer en production.
2. Distance de travail : L’espace entre l’avant de l’objectif et l’objet
La distance de travail est largement influencée par les besoins de votre application : Travaillez-vous dans un espace confiné où le système de vision doit être monté près de la pièce ? Ou avez-vous plus de flexibilité, comme l’inspection de grands composants automobiles sur une ligne de production ? Ces facteurs peuvent guider votre choix de lentille pour optimiser le processus d’inspection.
La distance de travail entre l’avant de la lentille et la pièce à inspecter.
3. Résolution : La capacité du système d’imagerie à capturer des caractéristiques fines
Les capteurs d’image sont composés de pixels, chaque pixel représentant une taille spécifique en micromètres. Un nombre de pixels plus élevé permet une résolution plus élevée, ce qui permet une imagerie plus précise. Pour les objets plus petits, une résolution plus élevée est nécessaire pour capturer des détails complexes pendant l’inspection. Lorsque vous choisissez un capteur, assurez-vous que sa résolution correspond à la taille et à la complexité des pièces que vous inspectez.
La résolution est la capacité à reproduire les détails d’un objet ou d’une entité.
4. Profondeur de champ : Plage de distance où les objets restent nets et en focus.
La profondeur de champ (DOF) garantit que les objets à différentes distances de la caméra restent visibles, jouant un rôle important dans de nombreuses applications. Par exemple, dans un environnement logistique avec des lecteurs de codes-barres, une grande profondeur de champ est nécessaire. En effet, les objets dans le champ de vision (FOV) peuvent être de tailles et d’échelles différentes, ce qui place les codes-barres à des distances de travail variables par rapport au point focal de la lentille.
La profondeur de champ est influencée par l’ouverture de la lentille (f-number ou f-stop), l’ouverture qui laisse entrer la lumière. Une ouverture plus petite (nombre f plus grand) laisse passer moins de lumière, mais crée une plus grande profondeur de champ, ce qui permet de garder une plus grande partie de la scène nette. Une plus grande ouverture (nombre f plus petit) laisse entrer plus de lumière, mais crée une DOF réduite : seuls les objets situés à des distances spécifiques seront nets.
Fonctionnement :
- Grande DOF : Lors du balayage de produits sur des étagères dans un entrepôt, les éléments de premier plan et d’arrière-plan restent nets, ce qui permet au système de lire les codes-barres à différentes distances.
- DOF réduite : Lors de l’inspection de pièces plus petites sur un convoyeur, la caméra effectue la mise au point sur la pièce elle-même alors que la machinerie en arrière-plan est floue.
Faible profondeur de champ
Plus grande profondeur de champ
5. Taille du capteur : La taille de la zone active du capteur de la caméra, généralement indiquée dans une dimension horizontale.
Les capteurs d’image sont disponibles en plusieurs tailles, allant de 25,4 mm à 6,35 mm. La taille d’un capteur a une incidence sur la quantité de lumière qu’il peut capter, ce qui influe sur la qualité de l’image et les performances en basse lumière.
En action :
- Capteur plus grand : Capture plus de lumière, améliore la clarté de l’image et réduit le bruit, en particulier dans des conditions de faible luminosité.
- Capteur plus petit : Design compact et mise au point accrue sur les détails plus fins, même si la lumière est moindre.
La dimension horizontale d’un capteur d’image peut être utilisée, avec le champ de vision (FOV) souhaité en millimètres, pour déterminer le grossissement primaire (PMAG) nécessaire pour votre application.
Le capteur d’images à l’intérieur d’une caméra de vision industrielle transforme la lumière réfléchie en image numérique.
6. Grossissement primaire (PMAG) : Le rapport entre la taille du capteur et le champ de vision (FOV)
Le PMAG est un autre facteur clé lors du choix de l’objectif pour la vision industrielle. Il est déterminé par la distance focale, la taille du capteur et le champ de vision (FOV) souhaité, qui affectent tous le niveau de grossissement nécessaire pour l’objet inspecté.
Si vous inspectez un circuit imprimé et que vous devez capturer une petite résistance, le bon PMAG peut zoomer pour la voir clairement. Un capteur plus grand offre généralement une meilleure clarté, tandis que le champ de vision détermine la partie de la carte qui est visible à la fois.
Utilisez cette équation pour calculer le PMAG :
Taille du capteur / champ de vision (FOV) = PMAG
Par exemple, avec un capteur de 10 mm et un champ de vision (FOV) de 50 mm, PMAG serait de 0,2. Cela signifie que l’objet est agrandi de 0,2 fois sa taille réelle. Il est bon de connaître le PMAG afin de choisir la lentille la mieux adaptée à votre opération. Le PMAG affecte également la profondeur de champ et la résolution, y compris le niveau de détail et la mise au point d’une image finale, en déterminant la quantité de scène qui reste au point et le niveau de détail de l’image finale.
Cette image explique comment calculer le PMAG (Agrandissement primaire) dans un système de vision industrielle ou dimagerie. PMAG est le rapport entre la taille du capteur horizontal d'une caméra et le champ de vision horizontal souhaité (champ de vision (FOV)).