Telecelentrický objektiv - přednosti a charakteristiky

Telecentrický objektiv je složená čočka, která má svou vstupní nebo výstupní pupilu nastavenou na nekonečno. V případě, že jde o vstupní pupilu, se pak vytváří pravoúhlý (ortogonální nebo též paralelní) obraz předmětu. To znamená, že hlavní paprsky (šikmé paprsky, které procházejí středem aperturní clony) jsou rovnoběžné s optickou osou před nebo za systémem. Tyto objektivy nám vždy zaručují stejnou velikost objektu, zanedbatelnou deformaci obrazu ve směru od středu ke krajům, a také se vyhneme zkreslení danému perspektivou. Proto jsou vhodné pro velmi přesné měření nutné ve strojovém vidění.

Čočkou (clonkou umístěnou v jejím ohnisku) projdou pouze rovnoběžné paprsky. Obraz tudíž ztrácí perspektivu, jedná se o takzvanou paralelní projekci. To má ale i své nevýhody. Clonka zajišťující telecentricitu má jako vedlejší efekt značný úbytek světelnosti. Inspektovaný předmět je proto nutné dostatečně nasvítit. Důležité také je, že tento inspektovaný předmět musí být vždy menší než průměr objektivu. Například pokud chceme měřit rozměry čtvercové součástky o rozměrech 50x50 mm, je nutné mít průměr optiky větší, než je tato součástka. Je tedy nutno použít minimálně optiku s rozměrem 72 mm (viz katalog VICO) nebo větší, aby bylo vidět opravdu celý předmět – diagonálně má 71mm.

Telecentricitu může objektiv využívat na straně předmětu, kamery, nebo dokonce na obou stranách. Kombinovaný objektiv se nazývá bi-telecentrický.

Telecentricita v oblasti předmětu se používá pro přesná měření. Telecentricita na straně kamery se používá v případech, kdy je senzor kamery citlivý na úhel dopadu paprsku. Typickým případem jsou 3-CCD kamery.

Telecentrické objektivy nám vždy zaručují stejnou velikost objektu. Jinými slovy, pokud se objekt nachází v oblasti hloubky ostrosti objektivu (objekt vidíme ostře), má vždy stejnou velikost.

Bi-telecentrický objektiv se používá ve stejných případech jako objektiv telecentrický v oblasti předmětu, tedy pro přesná měření. Bi-telecentrický objektiv má však několik výhod. Díky faktu, že paprsky jsou rovnoběžné na obou stranách objektivu (u objektivu telecentrického pouze v oblasti předmětu může docházet k odklonu paprsků) má bi-telecentrický objektiv mnohem konstantnější výsledný obraz (dochází k menším odchylkám velikosti snímaného objektu). Další velkou výhodou je vyšší kontrast výsledného obrazu.

Abychom uvedli příklad z praxe, bi-telecentrický objektiv byl společností Kinalisoft (www.kinalisoft.eu) použit například v přístroji určeném ke kontrole při výrobě délkových měřidel. Bylo zde nutné kompenzovat fakt, že metr nebyl nikdy stejně ustaven směrem ke kameře. Záleželo vždy na tom, jak se ho obsluze podařilo dobře umístit na pozici inspekce. Zde se pak výborně hodí stálá velikost předmětu bez ohledu na vzdálenost od kamery. Vysoká přesnost bi-telecentrickeho objektivu VICO se hodila i proto, že tento přístroj zde sloužil jako ověřující zařízení pro kvalitu měřidel III.třídy přesnosti, a jako takový podléhá schvalování a kontrole Českého metrologického institutu. Vysoká přesnost a spolehlivost systému je proto nutností, a k tomu významně napomohl právě bi-telecentrický objektiv VICO.

endocentricky_vs_telecentricky

Obrázek 1 - Ukázka rozdílu vyobrazení scény pomocí endocentrického a telecentrického objektivu