Lentilles bi-télécentriques : une solution efficace pour la mesure dimensionnelle de haute précision

Lors de la conception de systèmes d'inspection optique pour la fabrication de précision, les ingénieurs en vision considèrent que le type de lentille utilisé est un paramètre optique crucial, souvent sous-estimé. Parmi les différentes lentilles employées en imagerie industrielle, les lentilles doublement télécentriques constituent une solution pratique pour les applications où la précision dimensionnelle est primordiale. Pour comprendre les performances de mesure supérieures des optiques doublement télécentriques, il est essentiel de bien saisir leur fonctionnement, leurs avantages et leurs différences avec les lentilles conventionnelles et les lentilles simplement télécentriques.

L'importance des systèmes à double excentricité dans les systèmes visuels

Pour comprendre l'intérêt de la double télécentricité, il faut d'abord comprendre ce que signifie la télécentricité en optique. Dans les lentilles ordinaires, la taille apparente d'un objet varie en fonction de sa distance à la lentille : c'est une conséquence naturelle de la perspective.

Ce comportement est acceptable en photographie, car on souhaite que les images paraissent naturelles. Cependant, en métrologie visuelle, ce changement de perspective entraîne directement des erreurs de mesure. Un objet décalé d'un millimètre seulement par rapport à sa position correcte donnera une dimension mesurée sensiblement différente, même si sa taille réelle est identique à celle d'un objet correctement positionné.

Les objectifs télécentriques résolvent ce problème d'un côté du système optique. Dans un objectif télécentrique côté objet, le rayon principal (celui qui traverse le centre de l'ouverture) est parallèle à l'axe optique du côté objet. Ainsi, le grossissement reste constant quelle que soit la position de l'objet dans la profondeur de champ. Que l'objet soit proche ou éloigné de l'objectif, la taille de son image sur le capteur demeure toujours identique.

Une lentille double télécentrique étend ce principe aux deux côtés du système optique. Dans une telle conception, les rayons principaux sont parallèles à l'axe optique, aussi bien du côté de l'objet que du côté de l'image. Il en résulte un grossissement constant sur l'ensemble du champ de vision et de la profondeur de champ, même si le plan de la cible est incliné ou si sa hauteur par rapport à l'axe optique varie.

La gamme de produits doublement télécentriques de New Vision comprend : Série HR et le Série DZCes deux modèles présentent une télécentricité et une distorsion optique inférieure à 0,1 %. Il s'agit de spécifications vérifiées ; ce ne sont pas des estimations approximatives, mais des paramètres confirmés par des tests optiques.

Les avantages de la double excentricité pour la mesure dimensionnelle

Les principaux avantages de l'optique doublement télécentrique sont les plus évidents dans les machines à mesurer tridimensionnelles, les systèmes d'inspection de plaquettes de semi-conducteurs et les applications nécessitant une répétabilité de mesure inférieure au pixel.

Choisir entre les deux gammes New VisionLa série HR est la gamme principale de produits doublement télécentriques, offrant quatre options de distance de travail fixe : 65 mm, 110 mm, 150 mm et 220 mm. La série DZ, quant à elle, est conçue pour les applications de mesure de haute précision, offrant un grossissement maximal de 10× et une résolution de 0,03 micromètre.

Quand une lentille double télécentrique n'est-elle pas nécessaire ?

Les objectifs doublement télécentriques ne sont pas toujours le meilleur choix ; ils sont destinés à des applications où le champ de vision prime sur la précision de mesure, telles que :
1. Détection de présence/absence, correspondance de motifs de base ou vérification des couleurs, domaines dans lesquels les objectifs industriels standard offrent généralement des performances suffisantes à moindre coût.
2. Les conceptions à double télécentrique sont spécifiquement optimisées pour la mesure dimensionnelle, ce qui implique des compromis en termes de poids, de taille et de coût.
En résumé, il est tout aussi important de comprendre si l'application nécessite réellement des performances doublement télécentriques que de choisir le modèle d'objectif approprié.