Objetivos telecéntricos (visión artificial)

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Tanto si necesita una solución para tareas de medición de alta precisión, máxima reproducibilidad o procesos de inspección exigentes, nuestros expertos le ayudarán a seleccionar el objetivo telecéntrico ideal. Juntos encontraremos la combinación óptima de aumento, distancia de trabajo, tamaño del sensor e iluminación para su aplicación.

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Desde la idea inicial hasta la solución completa de procesamiento de imágenes, le acompañamos en cada fase del proyecto. Nuestros especialistas no solo le ayudarán a elegir el objetivo telecéntrico adecuado, sino que también le asesorarán en la selección de sensores, iluminación y compatibilidad óptica. Además, le apoyamos en la integración del sistema y en la optimización del rendimiento para su aplicación específica. Aproveche nuestro asesoramiento técnico, los análisis de viabilidad y la amplia experiencia práctica en integración.

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¿Qué es un objetivo telecéntrico?

Un objetivo telecéntrico es un tipo especial de óptica industrial en el que la pupila de entrada o de salida se encuentra en el infinito. Esto permite que los rayos principales discurran paralelos al eje óptico. El resultado es un aumento constante, independientemente de la distancia al objeto, y, por lo tanto, una imagen sin distorsiones y a escala real.

Los objetivos telecéntricos se utilizan en el procesamiento industrial de imágenes cuando la precisión de medición y la reproducibilidad son factores determinantes. Eliminan los efectos de perspectiva que producen los objetivos no telecéntricos y garantizan mediciones exactas incluso cuando la posición o la altura del objeto varían.

Se distingue entre objetivos telecéntricos del lado del objeto, del lado de la imagen y biteleocéntricos. Los sistemas biteleocéntricos garantizan la máxima precisión de imagen, ya que tanto el lado del objeto como el de la imagen son teleocéntricos, lo que los convierte en la opción ideal para aplicaciones metrológicas exigentes.

Guía: cómo seleccionar el objetivo telecéntrico adecuado. Criterios de selección para su aplicación

Los objetivos telecéntricos eliminan las distorsiones de perspectiva y proporcionan un tamaño de imagen constante, independientemente de la distancia entre el objeto y el objetivo. Esto los convierte en una solución ideal para tareas precisas de medición e inspección en el procesamiento industrial de imágenes. En esta guía encontrará los criterios de selección más importantes y aprenderá cómo utilizar los filtros del buscador de productos de STEMMER IMAGING para encontrar la óptica adecuada.

telecéntricas para el procesamiento industrial de imágenes

Campo de visión (FOV)

El campo de visión (FOV) corresponde a la dimensión máxima del objeto que se desea inspeccionar. Cuanto mayor sea el FOV, mayor deberá ser la lente frontal del objetivo para reproducir el objeto sin sombreado en los bordes. Se recomienda dejar un pequeño margen adicional.

Nota: Para objetos grandes, como placas de circuito impreso completas, piezas moldeadas o embalajes, se suelen utilizar aumentos pequeños que permiten cubrir campos de visión amplios, de varios centímetros. Las piezas pequeñas o los componentes de estructura fina —como contactos de conectores, cables o microelectrónica— requieren un FOV más reducido y un aumento mayor. Cuanto menor sea el FOV, menor será la lente frontal necesaria; por el contrario, el diámetro del objetivo aumenta significativamente cuando se necesitan campos de visión grandes.

Filtro de productos: El tamaño del campo de visión influye tanto en el aumento como en la distancia de trabajo. Ajuste los controles de «Aumento» y «Distancia de trabajo» en el filtro de productos hasta cubrir completamente el campo de visión requerido.

Estructura mínima y número de píxeles

Piense en el detalle más pequeño que desea detectar. Como regla general, deben estar disponibles al menos cuatro píxeles por característica para que los contornos sean claramente reconocibles. De ello se deriva la resolución necesaria del sensor.

Nota: las cámaras industriales habituales tienen tamaños de píxel de entre 2 µm y 5 µm aproximadamente. Para estructuras muy finas o mediciones con precisión submicrométrica se utilizan sensores con tamaños de píxel de 1-3 µm. Asegúrese de que el tamaño mínimo de píxel del objetivo se adapte al tamaño de píxel de su cámara, ya que este indica hasta qué tamaño de píxel es suficiente el rendimiento de imagen del objetivo.

Filtro de productos: seleccione un límite adecuado en el filtro «Tamaño mínimo de píxel» para encontrar objetivos compatibles con los tamaños de píxel de su cámara.

Tamaño del sensor y tamaño de píxel

El tamaño del sensor se calcula multiplicando el tamaño del píxel por el número de píxeles, y determina el área total representada en el sensor. Es importante que el sensor ilumine completamente el campo de visión del objetivo para evitar viñeteado.

Nota: los formatos de sensor más comunes en el procesamiento industrial de imágenes van desde 1/2″ (≈ 8 mm diagonal) hasta 2/3″ (≈ 11 mm) y 1″ (≈ 16 mm), incluyendo sensores de formato completo de 35 mm. Cuanto mayor sea el sensor, mayor deberá ser el círculo de imagen del objetivo. Los objetivos con montura C suelen iluminar completamente sensores de hasta 1,1″. Para sensores más grandes, se requieren monturas M42, M58 o Nikon F.

Filtro de productos: en el filtro de productos puede seleccionar el «tamaño del sensor» (diagonal) y el «tamaño de píxel». De este modo, limitará los resultados a los objetivos que se adapten al sensor de su cámara.

Aumento (escala de reproducción)

El aumento describe la relación entre el tamaño de la imagen en el sensor y el tamaño real del objeto. Se calcula a partir de la anchura del sensor y el campo de visión. Los aumentos más altos permiten obtener detalles con mayor precisión, pero reducen el campo de visión disponible.

Nota: • Para objetos grandes o inspecciones generales, suelen ser suficientes aumentos inferiores a 0,5×, ya que permiten mantener un campo de visión amplio. Los aumentos entre 0,5× y 2× son adecuados para muchas tareas estándar de medición e inspección.Los aumentos entre 0,5× y 2× son adecuados para muchas tareas generales de medición e inspección, mientras que los valores de 2× a 5× se utilizan para componentes pequeños, como conectores o pistas conductoras. Los aumentos muy altos (> 5×) se utilizan exclusivamente para microscopía o inspección de microestructuras. Tenga en cuenta que, a medida que aumenta el aumento, tanto el campo de visión como la profundidad de campo disminuyen y la lente frontal se hace significativamente más grande. Los aumentos muy altos (> 5×) se utilizan exclusivamente para microscopía o inspección de microestructuras. Tenga en cuenta que, al aumentar el aumento, el campo de visión y la profundidad de campo disminuyen, mientras que el diámetro de la lente frontal se incrementa considerablemente.

Filtro de productos: ajuste el control deslizante «Aumento» al valor calculado. La gama de objetivos disponibles cubre aumentos aproximados entre 0,03× y 10×.

Distancia de trabajo

La distancia de trabajo es la distancia fija a la que el objetivo obtiene una imagen nítida del objeto. Es importante considerar el espacio disponible en la máquina o sistema, así como las distancias de seguridad necesarias.

Nota:Las distancias cortas, entre 10 y 50 mm, son ideales para configuraciones compactas de laboratorio y proporcionan una excelente relación entre intensidad luminosa y resolución. Las distancias medias, entre 50 y 150 mm, son comunes en muchos sistemas de inspección industrial y ofrecen suficiente espacio para integrar iluminación y componentes de manipulación. Las distancias largas, a partir de 150 mm, se utilizan para medir objetos grandes o cuando se deben respetar distancias de seguridad. A medida que aumenta la distancia de trabajo, la apertura numérica (NA) disminuye, lo que reduce la resolución y la cantidad de luz disponible. Esto puede requerir una iluminación más potente.

Filtro de productos: utilice el control deslizante «Distancia de trabajo» para mostrar únicamente los objetivos compatibles con la distancia requerida en su aplicación.

Apertura (número f) y longitud del objetivo

El número f determina la intensidad luminosa y la profundidad de campo: los valores f bajos permiten el paso de más luz, pero reducen la profundidad de campo. La longitud del objetivo debe adaptarse al espacio disponible en su sistema.

Nota:Los números f pequeños (por ejemplo, F4–F8) proporcionan alta intensidad luminosa y buena resolución, pero requieren un enfoque muy preciso debido a la baja profundidad de campo. Para aplicaciones con mayor tolerancia de enfoque o iluminación limitada, se recomiendan aperturas medias (F8–F16), que aumentan la profundidad de campo a costa de una ligera reducción en el rendimiento de la imagen. Los números f muy altos (F16 o superiores) deben utilizarse únicamente cuando haya suficiente iluminación y los requisitos de resolución sean moderados, ya que la difracción puede afectar a la calidad de la imagen.

Filtro de productos: en el buscador de productos puede limitar el número f y la longitud del objetivo para encontrar modelos que se ajusten a su aplicación y al espacio disponible.

Longitud física

La longitud física es la distancia total entre la cara de montaje y la parte frontal de la lente. Este parámetro permite determinar si la óptica se adapta correctamente a la configuración mecánica y, junto con la distancia de trabajo, define la separación total hasta la pieza y el espacio disponible para la iluminación.

Nota: la longitud física de la lente depende principalmente del círculo de imagen (tamaño del sensor), la distancia de trabajo nominal, la apertura numérica requerida y la arquitectura óptica (los diseños biteleocéntricos suelen ser más largos). Los campos de visión amplios requieren grupos frontales de mayor tamaño, lo que puede alargar el tubo óptico. La incorporación de módulos adicionales como iluminación coaxial, portafiltros o ventanas protectoras. Aumenta la longitud y el peso total, por lo que es crucial garantizar un montaje rígido y estable.

Filtro de productos: utilice el atributo «Longitud» para verificar la compatibilidad mecánica. Compruebe también el diámetro y el peso de la carcasa y asegúrese de que la suma entre la longitud del objetivo, los adaptadores y la distancia de trabajo se ajusta a su instalación, dejando espacio suficiente para la iluminación.

Conexión

La rosca de conexión (C-Mount, M42, M58, Nikon F-Mount, etc.) debe ser compatible con la cámara que vaya a utilizar. Verifique siempre qué conexiones admite su equipo.

Nota: La montura C es la conexión más común en el procesamiento industrial de imágenes y cubre formatos de sensor de hasta aproximadamente 1,1″. Para sensores más grandes o resoluciones superiores se emplean roscas como M42 × 0,75, M58 × 0,75 o Nikon F-Mount. Las conexiones de mayor tamaño permiten un círculo de imagen más amplio y evitan el viñeteado, aunque suelen estar asociadas a objetivos más grandes y pesados.

Filtro de productos: seleccione la rosca adecuada en el filtro «Conexión» para mostrar únicamente los objetivos compatibles.

Tipos de telecentría e iluminación

Las lentes telecéntricas están disponibles en tres variantes principales: Telecéntricas por el lado del objeto: los rayos principales discurren paralelos en el espacio del objeto, lo que garantiza un aumento prácticamente constante dentro del rango telecéntrico especificado. Telecéntricas por el lado de la imagen: los rayos principales inciden en el sensor casi en ángulo recto, manteniendo un ángulo de incidencia constante. Biteleocéntricas: telecéntricas en ambos lados, ofrecen la máxima precisión y estabilidad de imagen. Seleccione el tipo de telecentricidad en función de los requisitos de su aplicación.

Nota: Las ópticas telecéntricas por el lado del objeto son ideales para tareas de medición en las que la altura o la posición del objeto puede variar, como piezas en cintas transportadoras. Las lentes telecéntricas por el lado de la imagen se utilizan cuando se requiere un ángulo de incidencia constante, por ejemplo en aplicaciones multiespectrales, colorimetría o sensores con píxeles pequeños y microlentes. Las configuraciones biteleocéntricas son la mejor opción para mediciones de muy alta precisión, como inspección de obleas, verificación de pines o metrología dimensional, donde deben controlarse estrictamente tanto la escala como el ángulo de los rayos principales.

Filtro de productos:utilice el atributo «Tipo de telecentricidad» (lado del objeto / lado de la imagen / bitelecéntrico) según las necesidades de su aplicación.

Iluminación

La imagen telecéntrica obtiene su mejor rendimiento con retroiluminación telecéntrica (colimada) en configuraciones de luz transmitida. Los rayos paralelos generan siluetas nítidas y de alto contraste con una penumbra mínima, mientras que la lente telecéntrica del lado del objeto solo acepta rayos casi axiales. Esto estabiliza la posición del borde incluso cuando varía la altura de la pieza. Para piezas reflectantes u opacas, combine la lente telecéntrica con iluminación coaxial / en el eje (mediante un divisor de haz o un módulo coaxial). La luz viaja a lo largo del eje óptico y los reflejos especulares de superficies planas se devuelven directamente a la lente, generando un brillo uniforme y eliminando sombras. Esta configuración es ideal para obleas, metales pulidos y elementos impresos.

Para piezas reflectantes/opacas, combine la lente telecéntrica con iluminación coaxial/en el eje (mediante un divisor de haz o un módulo coaxial). La luz viaja a lo largo del eje óptico y los reflejos especulares de las superficies planas se dirigen de vuelta a la lente, lo que produce un brillo uniforme y suprime las sombras. Esta configuración es ideal para obleas, metales pulidos y elementos impresos.

Nota: Haga coincidir la área de emisión de la iluminación con el campo de visión, dejando un pequeño margen adicional. Asegúrese de que la apertura libre de cualquier módulo coaxial sea igual o superior a la apertura frontal de la lente para evitar viñeteado. Elija la longitud de onda que se adapte al sensor/filtros, añada polarizadores para reducir el deslumbramiento cuando sea necesario y planifique el estroboscopio si utiliza números F o aumentos más altos. Elija la longitud de onda adecuada para su sensor y filtros; añada polarizadores si necesita reducir el deslumbramiento.Planifique iluminación estroboscópica si utiliza números f altos o aumentos elevados. Verifique la compatibilidad de la distancia de trabajo entre la retroiluminación telecéntrica y la lente.

Filtro de productos: seleccione módulos coaxiales/en eje para obtener el mejor rendimiento con superficies reflectantes. La gama también incluye lentes telecéntricas para iluminación. En la sección Iluminación, elija iluminación colimada y compruebe el área de emisión, la apertura libre, la distancia de trabajo y las opciones del controlador para cumplir los requisitos de exposición y rendimiento.

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Nuestros expertos estarán encantados de ayudarle a seleccionar el objetivo telecéntrico adecuado para su aplicación, desde la evaluación inicial hasta la integración final del sistema.

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Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Por qué la mayoría de los objetivos industriales utilizan una montura C?

La montura C es el estándar de conexión más utilizado en el procesamiento industrial de imágenes, ya que combina una mecánica precisa, una alta compatibilidad y una gran rentabilidad. La rosca estandarizada 1-32 UN (2A/2B) y la distancia de apoyo fija de 17,526 mm garantizanuna interfaz precisa y definida entre los proveedores, de modo que las cámaras y los objetivos se pueden combinar fácilmente.

Gracias a esta estandarización, se pueden combinar libremente objetivos y cámaras de diferentes fabricantes, lo que supone una ventaja decisiva en la integración de sistemas. La montura C también ofrece una conexión estable y resistente a las vibraciones con un diseño compacto y es ideal para sensores de hasta aproximadamente 1 pulgada de diagonal de imagen. Su amplia disponibilidad y su fabricación económica la han convertido en el estándar industrial, especialmente en aplicaciones con formatos de sensor pequeños y medianos.

¿Cuándo vale la pena utilizar un objetivo telecéntrico en comparación con un objetivo estándar?

Un objetivo telecéntrico siempre es recomendable cuando la precisión de medición, la estabilidad dimensional y la reproducibilidad son prioritarias. A diferencia de los objetivos endocéntrico en un objetivo telecéntrico el tamaño de la imagen permanece constante independientemente de la distancia al objeto. De este modo, no se producen distorsiones de perspectiva ni errores de paralaje, incluso si la posición o la altura del objeto cambian ligeramente.

La telecentría muestra sus puntos fuertes especialmente en aplicaciones metrológicas, en la inspección de componentes rotacionalmente simétricos o estructurados, así como en materiales multicapa o transparentes. Siempre que sea necesario detectar con seguridad las desviaciones dimensionales más pequeñas o medir con precisión componentes con diferentes planos, el uso de un objetivo telecéntrico es la elección correcta.

¿Qué ventajas ofrece un objetivo bitelecéntrico frente a la telecentría del lado del objeto o de la imagen?

Un objetivo bicentrado tiene un diseño telecéntrico tanto en el lado del objeto como en el de la imagen. Esto significa que los rayos principales discurren en ambas direcciones paralelos al eje óptico. Combina las ventajas de la telecentricidad del lado del objeto (ampliación casi constante en el rango telecéntrico especificado, que suprime el paralaje debido a la variación de la altura del objeto) y la telecentricidad del lado de la imagen (incidencia casi vertical de los rayos en el sensor, que reduce el sombreado, los cambios de color y la sensibilidad a pequeños desajustes del sensor)..

En comparación con las ópticas puramente telecéntricas del lado del objeto o de la imagen, el diseño bitelecéntrico ofrece la máxima precisión de imagen y una distorsión geométrica mínima. Es la opción preferida para tareas de medición y ensayo de alta precisión en las que se requiere una precisión dimensional absoluta en todo el campo de visión, como en la metrología industrial o en los sistemas de inspección automatizados con los requisitos de tolerancia más exigentes.

¿Cómo influye la elección de la iluminación (por ejemplo, telecéntrica frente a difusa) en el resultado de la medición?

La iluminación tiene una influencia decisiva en la calidad de la imagen y la precisión de la medición. La iluminación telecéntrica garantiza que la luz incida paralela al eje óptico. De este modo, no se producen sombras ni distorsiones perspectivas, y los bordes y contornos se representan con la máxima precisión. Esto es ideal para comprobaciones exactas de dimensiones y formas.

La iluminación difusa distribuye la luz de manera uniforme en todas las direcciones. Reduce los reflejos y es especialmente adecuada para inspecciones superficiales y detección de defectos. Sin embargo, puede reducir ligeramente la nitidez de los bordes y, por lo tanto, la precisión de las mediciones.

Por lo tanto, en el procesamiento industrial de imágenes, la elección de la iluminación siempre depende de la aplicación. Para tareas de medición precisas, se recomienda combinar un objetivo telecéntrico con iluminación telecéntrica, mientras que la iluminación difusa muestra sus ventajas en la inspección de superficies o la detección de defectos.

¿Qué factores determinan la precisión de la medición en la práctica?

La precisión de medición en el procesamiento de imágenes depende de varios factores que, en conjunto, determinan la calidad del resultado de la medición. Además de la resolución óptica del sistema completo, la telecentría del objetivo desempeña un papel fundamental: solo si el aumento se mantiene constante en toda la distancia de trabajo, las medidas se pueden registrar de forma reproducible y sin distorsiones.

Igualmente decisivos son el tamaño del sensor y la distancia entre píxeles de la cámara, ya que determinan los detalles más pequeños que aún se pueden reproducir de forma fiable. La iluminación también influye en la precisión: una iluminación uniforme y sin sombras aumenta el contraste en los bordes de los objetos y mejora la capacidad de evaluación de las imágenes.

En la práctica, la precisión de la medición se consigue mediante la sincronización precisa de todos los componentes: óptica, cámara, iluminación y estabilidad mecánica. Solo cuando estos factores están sincronizados entre sí es posible minimizar las desviaciones de medición y garantizar resultados reproducibles.

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