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Trouver un objectif télécentrique pour le traitement d'images industriel

Les objectifs télécentriques (telecentric lenses) garantissent des images fidèles à l'échelle, quelle que soit la distance entre l'objet et l'objectif. Ils sont idéaux pour les tâches de mesure et d'inspection précises dans le traitement d'images industriel. STEMMER IMAGING propose une large gamme d'optiques télécentriques indépendantes du fabricant pour différentes tailles de capteurs, grossissements et distances de travail.

Qu'est-ce qu'un objectif télécentrique ?

Un objectif télécentrique est une forme spéciale d'optique industrielle dans laquelle la pupille d'entrée ou de sortie se trouve à l'infini. Les rayons principaux sont ainsi parallèles à l'axe optique. Il en résulte un grossissement constant, quelle que soit la distance de l'objet, et donc une image sans distorsion et à l'échelle.
 
Les objectifs télécentriques sont utilisés dans le traitement d'images industriel lorsque la précision de mesure et la reproductibilité sont déterminantes. Ils éliminent les effets de perspective qui apparaissent avec les objectifs non télécentriques et garantissent des mesures exactes, même lorsque la position ou la hauteur de l'objet varie.
 
On distingue les objectifs côté objet, côté image et bi-télécentriques. Les systèmes bi-télécentriques garantissent une précision d'image maximale, car tant le côté objet que le côté image sont télécentriques, ce qui est idéal pour les applications métrologiques exigeantes.

Nos objectifs télécentriques en un coup d'œil

7 articles

Vous avez des questions sur nos objectifs ? Nous sommes là pour vous conseiller !

Que vous recherchiez une solution pour des tâches de mesure précises, une reproductibilité élevée ou des processus de contrôle exigeants, nos experts vous aideront à choisir l'objectif télécentrique adapté. Ensemble, nous trouverons la combinaison optimale entre grossissement, distance de travail, taille du capteur et éclairage pour votre application.

Plus que de simples objectifs – votre projet, notre service

De l'idée initiale à la solution de traitement d'images finale : nous vous accompagnons à chaque étape de votre projet. Nos experts vous aident à choisir l'objectif télécentrique adapté, vous conseillent sur les capteurs, l'éclairage et la compatibilité optique, et vous aident à adapter les systèmes de manière optimale à votre application. Bénéficiez de conseils techniques, d'analyses de faisabilité et d'une expérience pratique en matière d'intégration.

Guide : choisir le bon objectif télécentrique – critères de sélection pour votre application

Les objectifs télécentriques éliminent les distorsions de perspective et fournissent une taille d'image constante, quelle que soit la distance entre l'objet et l'objectif. Ils sont donc idéaux pour les tâches de mesure et d'inspection précises dans le domaine du traitement d'images industriel. Ce guide explique les principaux critères de sélection et vous montre comment utiliser les filtres correspondants dans le moteur de recherche de produits de STEMMER IMAGING.

Champ de vision (FOV)

 
Le champ de vision correspond à la dimension maximale de votre échantillon. Plus le FOV est grand, plus la lentille frontale de l'objectif doit être grande pour reproduire l'objet sans ombre au bord. Prévoyez une petite marge.
 
Remarque : pour les objets de grande taille tels que les circuits imprimés complets, les pièces moulées ou les emballages, on utilise généralement des grossissements faibles, ce qui permet de couvrir des champs de vision plus grands de plusieurs centimètres. Les petites pièces ou les composants à structure fine tels que les contacts de connecteurs, les fils ou les composants microélectroniques nécessitent un champ de vision plus petit et un grossissement plus élevé. Plus le champ de vision est petit, plus la lentille frontale requise est petite. À l'inverse, le diamètre de l'objectif augmente considérablement pour les grands champs de vision.
 
Filtre produit: la taille du champ de vision influence à la fois le grossissement et la distance de travail. Dans le filtre produit, réglez les curseurs « Grossissement » et « Distance de travail » jusqu'à ce que le champ de vision souhaité soit entièrement couvert.

Structure minimale et nombre de pixels

 
Réfléchissez au plus petit détail que vous souhaitez détecter. En règle générale, il faut disposer d'au moins quatre pixels par caractéristique pour que les contours soient clairement reconnaissables. Cela permet de déterminer la résolution requise du capteur.
 
Remarque :les caméras industrielles courantes ont une taille de pixel comprise entre environ 2 µm et 5 µm. Pour les structures très fines ou les mesures submicrométriques, on utilise des capteurs avec une taille de pixel de 1 à 3 µm. Veillez à ce que la taille minimale des pixels de l'objectif corresponde à celle de votre caméra. Elle indique la taille maximale des pixels pour laquelle la performance d'imagerie de l'objectif est suffisante.
 
Filtre produit : sélectionnez une limite appropriée dans le filtre « Taille minimale des pixels » pour trouver des objectifs adaptés à la taille des pixels de votre caméra.

Taille du capteur et taille des pixels

 
La taille du capteur est calculée en multipliant la taille des pixels par le nombre de pixels. Elle détermine la taille de la zone représentée sur le capteur. Veillez à ce que le capteur éclaire entièrement le champ de vision et qu'il n'y ait pas de vignettage.
 
Remarque : es formats de capteurs courants dans le traitement d'images industriel vont de 1/2″ (≈ 8 mm de diagonale) à 2/3″ (≈ 11 mm) et 1″ (≈ 16 mm) jusqu'aux capteurs plein format 35 mm. Plus le capteur est grand, plus le cercle d'image de l'objectif doit être grand. Les objectifs à monture C éclairent généralement complètement les formats de capteur jusqu'à 1,1″ ; les capteurs plus grands nécessitent des montures M42, M58 ou Nikon F.
 
Filtre produit :dans le filtre produit, vous pouvez sélectionner la « taille du capteur » (diagonale) et la « taille des pixels ». Vous pouvez ainsi limiter les résultats aux objectifs adaptés au capteur de votre appareil photo.

Agrandissement (échelle de reproduction)

 
Le grossissement décrit le rapport entre la taille de l'image sur le capteur et la taille réelle de l'objet. Il est calculé à partir de la largeur du capteur et du champ de vision. Des grossissements plus élevés permettent d'obtenir des détails plus fins, mais réduisent le champ de vision.
 
Remarque :pour les objets de grande taille ou les caractéristiques d'inspection grossières, des grossissements inférieurs à 0,5× sont suffisants, car le champ de vision reste suffisamment large. Les grossissements compris entre 0,5× et 2× conviennent à de nombreuses tâches générales de mesure et d'inspection, tandis que les valeurs comprises entre 2× et 5× sont utilisées pour les petits composants tels que les connecteurs ou les pistes conductrices. Les grossissements très élevés (> 5×) ne sont utilisés que pour la microscopie ou les microstructures. Notez qu'à mesure que le grossissement augmente, le champ de vision et la profondeur de champ diminuent et la lentille frontale devient nettement plus grande.
 
Filtre produit : réglez le curseur « Grossissement » du filtre produit sur la valeur calculée. La gamme couvre des grossissements d'environ 0,03× à 10×.

Distance de travail

 
La distance de travail est la distance fixe à laquelle l'objet est représenté de manière nette. Tenez compte de l'espace disponible et des distances de sécurité éventuelles.
 
Remarque : les distances de travail courtes de 10 à 50 mm conviennent aux montages de laboratoire compacts et permettent un rapport optimal entre l'intensité lumineuse et la résolution. Les distances moyennes comprises entre 50 mm et 150 mm sont courantes dans de nombreux systèmes de contrôle industriels et offrent suffisamment d'espace pour l'éclairage et la manipulation. Les distances de travail longues à partir de 150 mm sont utilisées lorsque de grands objets doivent être mesurés ou que des distances de sécurité doivent être respectées. Plus la distance augmente, plus l'ouverture numérique diminue, ce qui réduit la résolution et le débit lumineux – un éclairage plus puissant peut alors s'avérer nécessaire.
 
Filtre produit : utilisez le curseur « Distance de travail » pour afficher uniquement les objectifs avec une distance focale appropriée.

Ouverture (nombre f) et longueur de l'objectif

 
Le nombre f détermine l'intensité lumineuse et la profondeur de champ : les faibles nombres f laissent passer plus de lumière, mais réduisent la profondeur de champ. La longueur de l'objectif doit être adaptée à l'espace disponible.
 
Remarque :les faibles nombres f (par exemple F4-F8) offrent une intensité lumineuse et une résolution élevées, mais nécessitent une mise au point précise, car la profondeur de champ reste faible. Pour les applications avec une tolérance de mise au point plus importante ou un éclairage limité, les ouvertures moyennes (F8-F16) sont recommandées : elles augmentent la profondeur de champ, mais réduisent légèrement les performances d'imagerie. Les ouvertures très élevées (F16 et plus) ne doivent être utilisées que si l'éclairage est suffisamment intense et si les exigences en matière de résolution sont modérées, car les effets de diffraction peuvent nuire à la qualité de l'image. La longueur physique de l'objectif varie en fonction du grossissement et du champ de vision ; les modèles compacts commencent à environ 60 mm, tandis que les objectifs pour les grands champs ou les grossissements élevés peuvent mesurer plusieurs centaines de millimètres.
 
Filtre produit: le filtre produit vous permet de limiter la valeur f et la longueur de l'objectif afin de trouver les modèles adaptés à votre application et à l'espace disponible.

Longueur physique 

 
La longueur physique correspond à la distance entre la face de montage et l'avant de l'objectif. Elle détermine si l'optique est compatible avec votre configuration mécanique et, avec la distance de travail, permet de définir la distance totale par rapport à la pièce ainsi que l'espace libre nécessaire à l'éclairage. 
 
Remarque :la longueur physique de l'objectif dépend principalement de la taille du capteur (cercle d'image), de la distance de travail nominale, de l'ouverture numérique requise et de l'architecture optique (les conceptions bi-télécentriques sont généralement plus longues). Les grands champs de vision nécessitent souvent des groupes frontaux plus importants, ce qui peut allonger le barillet. L'ajout de modules d'éclairage coaxiaux, de porte-filtres ou de fenêtres de protection augmente la longueur et le poids globaux, ce qui est un facteur essentiel à prendre en compte pour garantir un support rigide.
 
Filtre produit : utilisez l'attribut « Longueur » pour trouver le produit adapté à votre enveloppe mécanique. Vérifiez également le diamètre et le poids du boîtier et assurez-vous que la longueur de l'objectif, des adaptateurs et de la distance de travail correspond à votre installation, en laissant suffisamment d'espace pour l'éclairage.

Connexion

 
Le filetage de connexion (monture C, M42, M58, monture Nikon F, etc.) doit être compatible avec la caméra. Vérifiez les connexions prises en charge par votre caméra.
 
Remarque :la monture C est la connexion la plus répandue dans le traitement d'images industriel et couvre des formats de capteurs jusqu'à environ 1,1 pouce. Pour les capteurs plus grands et les résolutions plus élevées, on utilise des filetages tels que M42 × 0,75, M58 × 0,75 ou Nikon F-Mount. Les raccords plus grands permettent un cercle d'image plus grand et empêchent le vignettage, mais ils sont généralement associés à des objectifs plus grands et plus lourds.
 
Filtre produit : sélectionnez le filetage approprié sous « Connexion » pour afficher uniquement les objectifs compatibles.

Types de télécentricité et éclairage

Les objectifs télécentriques sont disponibles en trois variantes : télécentriques côté objet (rayons principaux parallèles dans l'espace objet : grossissement quasi constant sur la plage télécentrique spécifiée), télécentriques côté image (rayons principaux frappant le capteur de manière quasi normale, angle d'incidence constant sur le capteur) et bi-télécentriques (télécentriques des deux côtés pour une précision maximale). Sélectionnez le type de télécentricité en fonction de votre application.
 
Remarque : les systèmes télécentriques côté objet conviennent aux tâches de mesure où la hauteur ou la position des objets varie, par exemple les pièces sur des bandes transporteuses. Les objectifs télécentriques côté image sont utilisés lorsqu'un angle d'incidence constant est requis (par exemple, travaux de colorimétrie multispectrale ou capteurs à petits pixels avec microlentilles). Les optiques bi-télécentriques sont le premier choix pour les mesures de haute précision (par exemple, dans l'inspection des plaquettes, les contrôles de broches ou la métrologie dimensionnelle où l'échelle et l'angle du rayon principal doivent être strictement contrôlés.
 
Filtre produit : Utilisez l'attribut Type de télécentricité (côté objet / côté image / bi-télécentrique) en fonction des besoins de votre application.

Éclairage

L'imagerie télécentrique tire le meilleur parti d'un rétroéclairage télécentrique (collimaté) dans les configurations à lumière transmise. Les rayons parallèles produisent des silhouettes nettes et contrastées avec un minimum de pénombre (zone de transition partiellement éclairée sur un bord dans les images rétroéclairées), et l'objectif télécentrique côté objet n'accepte que les rayons quasi axiaux. Cela stabilise la position des bords même lorsque la hauteur des pièces varie.
 
Pour les pièces réfléchissantes/opaques, associez la lentille télécentrique à un éclairage coaxial/sur l'axe (via un séparateur de faisceau ou un module coaxial). La lumière se propage le long de l'axe optique et les reflets spéculaires provenant des surfaces planes sont renvoyés vers l'objectif, ce qui permet d'obtenir une luminosité uniforme et de supprimer les ombres. Cette configuration est idéale pour les plaquettes, les métaux polis et les éléments imprimés.
 
Remarque : Adaptez la zone d'émission de l'illuminateur à votre champ de vision avec une marge. Assurez-vous que l'ouverture libre de tout module coaxial est égale ou supérieure à l'ouverture avant de l'objectif afin d'éviter le vignettage. Choisissez une longueur d'onde adaptée au capteur/aux filtres, ajoutez des polariseurs pour réduire les reflets si nécessaire et prévoyez un stroboscope si vous utilisez des nombres F ou des grossissements plus élevés. Vérifiez la compatibilité de la distance de travail entre le rétroéclairage télécentrique et l'objectif.
 
Filtre produit : Sélectionnez des modules coaxiaux/sur axe pour obtenir les meilleures performances avec les pièces réfléchissantes. La gamme comprend également des objectifs télécentriques pour l'éclairage. Dans la section Éclairage, sélectionnez l'éclairage collimaté. Vérifiez la zone d'émission, l'ouverture libre, la distance de travail et les options du contrôleur pour atteindre les objectifs d'exposition et de débit.

Vous hésitez encore ? Demandez conseil sans engagement

Nos experts se feront un plaisir de vous aider à choisir l'objectif télécentrique adapté à votre application, de la première évaluation à l'intégration finale du système.
 
Prenez contact dès maintenant et demandez conseil.

Foire aux questions (FAQ)

Pourquoi la plupart des objectifs industriels utilisent-ils une monture C ?

La monture C est la norme de fait dans le domaine de la vision industrielle, car elle offre un équilibre parfait entre précision, taille et coût. Son filetage standardisé 1-32 UN (2A/2B) et sa dimension de support fixe de 17,526 mm garantissent une interface précise et reproductible entre les différents fournisseurs, ce qui permet de combiner facilement les caméras et les objectifs.
 
La monture C offre une interface compacte, filetée et mécaniquement stable pour les objectifs télécentriques. Elle est couramment utilisée avec des capteurs d'une taille allant jusqu'à environ 1,1. Sa grande disponibilité et son écosystème de production rentable en ont fait la norme industrielle, en particulier pour les petits et moyens formats de capteurs.

Quels sont les avantages d'un objectif bi-télécentrique par rapport à la télécentricité côté objet ou côté image ?

Un objectif bi-télécentrique est conçu de manière télécentrique tant du côté objet que du côté image. Cela signifie que les rayons principaux sont parallèles à l'axe optique dans les deux directions. Ainsi, non seulement la taille de l'image reste constante quelle que soit la distance de l'objet, mais la position de l'image sur le capteur reste également inchangée, même en cas de légères inclinaisons du capteur ou de mouvements de l'objet.
 
Par rapport aux optiques purement télécentriques côté objet ou côté image, la conception bi-télécentrique offre la plus grande précision d'image et une distorsion géométrique minimale. Elle est le choix privilégié pour les tâches de mesure et de contrôle de haute précision qui exigent une précision dimensionnelle absolue sur l'ensemble du champ de vision, par exemple dans la métrologie industrielle ou dans les systèmes d'inspection automatisés avec des exigences de tolérance très élevées.

Quand vaut-il mieux utiliser un objectif télécentrique plutôt qu'un objectif standard ?

Un objectif télécentrique est toujours utile lorsque la précision de mesure, la stabilité dimensionnelle et la reproductibilité sont primordiales. Contrairement aux objectifs standard, la taille de l'image reste constante quelle que soit la distance de l'objet avec un objectif télécentrique. Il n'y a donc pas de distorsion de perspective ni d'erreur de parallaxe, même si la position ou la hauteur de l'objet change légèrement.
 
La télécentricité démontre particulièrement ses atouts dans les applications métrologiques, lors de l'inspection de composants à symétrie de révolution ou structurés, ainsi que dans le cas de matériaux multicouches ou transparents. Partout où il est nécessaire de détecter de manière fiable les plus petits écarts dimensionnels ou de mesurer avec précision des composants présentant différents niveaux, l'utilisation d'un objectif télécentrique est le bon choix.

Comment le choix de l'éclairage (par exemple, télécentrique ou diffus) influence-t-il le résultat de la mesure ?

L'éclairage a une influence déterminante sur la qualité de l'image et la précision de la mesure. Un éclairage télécentrique garantit que la lumière est incidente parallèlement à l'axe optique. Il n'y a donc pas d'ombres ni de distorsions de perspective – les arêtes et les contours sont représentés avec une précision maximale. C'est idéal pour les contrôles dimensionnels et de forme précis.
 
Un éclairage diffus répartit la lumière de manière uniforme dans toutes les directions. Il réduit les reflets et est particulièrement adapté à l'inspection de surfaces brillantes ou irrégulières. Cependant, il peut légèrement réduire la netteté des contours et donc la précision des mesures.
 
Dans le traitement d'images industriel, le choix de l'éclairage dépend donc toujours de l'application. Pour les tâches de mesure précises, il est recommandé de combiner un objectif télécentrique avec un éclairage télécentrique, tandis que l'éclairage diffus est particulièrement avantageux pour le contrôle des surfaces ou la détection des défauts.

Quels sont les facteurs qui déterminent la précision des mesures dans la pratique ?

La précision de mesure dans le traitement d'images dépend de plusieurs facteurs qui, combinés, déterminent la qualité du résultat de mesure. Outre la résolution optique de l'ensemble du système, la télécentricité de l'objectif joue un rôle central : ce n'est que si le grossissement reste constant sur toute la distance de travail que les mesures peuvent être enregistrées de manière reproductible et sans distorsion.
 
La taille du capteur et la distance entre les pixels de la caméra sont tout aussi décisives : elles déterminent les plus petits détails qui peuvent encore être reproduits de manière fiable. L'éclairage influence également la précision : un éclairage uniforme et sans ombre augmente le contraste sur les bords des objets et améliore l'évaluabilité des images. 
 
Permanent mechanical stability closes the loop. Rigid mounting, consistent working distance, and precise alignment prevent drift; vibration and thermal changes must be managed. 
 
Dans la pratique, la précision des mesures est obtenue grâce à l'ajustement précis de tous les composants : optique, caméra, éclairage et stabilité mécanique. Ce n'est que lorsque ces facteurs sont coordonnés entre eux que les écarts de mesure peuvent être minimisés et que des résultats reproductibles peuvent être garantis.