Lens Calculator

Principais destaques

• Escolha entre mais de 190 modelos de objetivas entocêntricas de sete fabricantes renomados: Computar, Fujinon, Kowa, Optowl (antiga Ricoh ou Pentax), Schneider-Kreuznach, Tamron e VICO imaging, com novos modelos adicionados continuamente
  
  
• A distância de trabalho livre (FWD) é calculada a partir da frente da objetiva, juntamente com a distância do plano principal do lado do objeto [OH] e a distância total objeto-imagem [OO']
  
  
• Os resultados vêm da óptica geométrica aplicada a dados ópticos específicos de cada objetiva, incluindo o comportamento de grupos ópticos flutuantes quando aplicável
  
  
• Especificações completas do sistema: profundidade de campo, diâmetro do disco de Airy, ampliação, ângulo de campo, número f máximo recomendado e a função de transferência de modulação (MTF) que a objetiva deve alcançar
  
  
• Calcula os anéis de extensão ou espaçadores necessários quando a distância de trabalho requerida fica abaixo da distância mínima de foco (MOD) da objetiva
  
  
• Disponível para clientes registrados por meio do portal do cliente STEMMER IMAGING

O que um Lens Calculator realmente calcula

Um calculador de objetivas resolve a relação entre quatro grandezas que não podem ser escolhidas de forma independente: tamanho do sensor, campo de visão, distância de trabalho e distância focal. Ao fixar três delas, a quarta fica determinada. Uma ferramenta que modela isso corretamente também considera as propriedades ópticas da objetiva específica, já que dois modelos com a mesma distância focal nominal podem se comportar de forma diferente em um sistema real.

O Lens Calculator da STEMMER IMAGING parte do lado da aplicação. Você informa o que a inspeção precisa alcançar, e o calculador identifica os modelos de objetiva que atendem a esse requisito, indicando em seguida o comportamento real do sistema resultante.

A distância focal isolada não define um sistema

Uma solicitação do tipo «precisamos de uma objetiva de 12 mm» deixa questões importantes em aberto.

• Com qual sensor a objetiva será usada, e o círculo de imagem dela cobre a diagonal do sensor?
• A distância de trabalho é medida a partir da frente da objetiva ou do plano do sensor?
• Há profundidade de campo suficiente para uma peça cuja altura varia?
• A objetiva oferece resolução suficiente para o tamanho de pixel do sensor da câmera?

Essas características não são propriedades da objetiva isoladamente, mas do sistema câmera-objetiva completo e de sua aplicação. O tamanho do sensor e o tamanho de pixel determinam se a objetiva oferece cobertura de imagem e resolução suficientes; uma objetiva projetada para um sensor menor, por exemplo, pode causar vinhetagem em um sensor maior. A profundidade de campo também depende do sistema, incluindo ampliação, abertura e o círculo de confusão aceitável.

A distância de trabalho gera confusão particular. Para alguns usuários, ela se refere à distância de trabalho livre entre a frente mecânica da objetiva e o objeto. Em algumas aplicações, porém, a distância relevante é a do plano do sensor até o objeto. Muitas outras ferramentas ópticas não calculam nenhuma das duas, mas sim uma distância a partir do plano principal do lado do objeto. Esses valores podem diferir significativamente, e usar o valor errado pode exigir um redesenho mecânico após a entrega de uma objetiva inadequada.

O Lens Calculator torna todos esses critérios explícitos em uma única visão.

A configuração é feita em três etapas. 

1. Escolha um sensor de imagem na lista ou informe uma contagem de pixels e um tamanho de pixel personalizados; a ferramenta calcula as dimensões horizontal e vertical do sensor e o círculo de imagem (ou seja, a diagonal do sensor).
2. Defina o campo de visão necessário no eixo horizontal; o calculador retorna o campo de visão vertical e diagonal, junto com a resolução lateral em µm por pixel.
3. Informe a distância de trabalho desejada para obter uma distância focal recomendada e, em seguida, defina uma tolerância em torno dessa distância focal para que a lista de objetivas seja filtrada para os modelos adequados.

Ao selecionar um modelo, é gerada a especificação completa do sistema configurado:

• Distância de trabalho livre (FWD), medida a partir da frente da objetiva
• Distância do plano principal do lado do objeto [OH] e distância total objeto-imagem [OO']
• Profundidade de campo para um círculo de confusão que você mesmo pode definir
  Ampliação, ângulo de campo e diâmetro do disco de Airy
• Número f máximo recomendado antes que a difração limite o contraste
  A MTF que a objetiva precisa alcançar em todo o sensor
• Os anéis de extensão ou espaçadores necessários, quando aplicável (ou seja, FWD < MOD)

Banco de dados de objetivas independente de fabricante

O banco de dados reúne mais de 190 modelos de objetivas de sete fabricantes renomados do portfólio óptico da STEMMER IMAGING, e cresce à medida que novos modelos são adicionados e validados. Por não estar vinculado a um único fornecedor, a lista de opções para uma aplicação pode abranger várias marcas, e a comparação é feita com base no mérito óptico.

Dados ópticos fornecidos pelos fabricantes

As especificações das objetivas são fornecidas pelos fabricantes e mantidas por nossos especialistas em óptica, em vez de estimadas a partir de valores aproximados de catálogo. Isso permite que o calculador informe a distância de trabalho livre a partir da frente da objetiva, em vez de um plano de referência interno, além de considerar modelos cujo espaçamento interno entre elementos varia com o foco (projeto flutuante).

Especificação completa do sistema

O resultado descreve o sistema câmera-objetiva dentro da aplicação, e não a objetiva isolada. Profundidade de campo, ampliação, ângulo de campo e MTF necessária respondem todos ao sensor e à abertura configurados, exatamente o que um engenheiro precisa para verificar se uma estação vai funcionar antes de qualquer pedido.

Círculo de confusão ajustável

A profundidade de campo depende de quanto desfoque a aplicação tolera, por isso o círculo de confusão pode ser ajustado em vez de fixo. Sensores coloridos com filtro Bayer precisam de um valor maior do que sensores monocromáticos devido à interpolação, e a ferramenta sugere um valor de referência para cada caso.

Cálculo de anéis de extensão

Quando a distância de trabalho livre (FWD) necessária fica abaixo da distância mínima de foco (MOD) da objetiva, o calculador determina o comprimento mínimo de anel de extensão necessário entre a objetiva e o flange da câmera. A distância de trabalho livre é ajustada automaticamente, evitando problemas de montagem que só apareceriam com as peças já na bancada.

Avisos sobre configurações abaixo do ideal

Se um ajuste leva o sistema a uma faixa em que a qualidade de imagem se degrada, como uma abertura fechada a ponto de a difração predominar, a ferramenta sinaliza isso em vez de simplesmente retornar um número sem contexto.

Glossário óptico integrado

Cada valor calculado está vinculado a uma entrada do glossário que explica seu significado e como é obtido, o que torna a ferramenta utilizável por engenheiros que trabalham com óptica ocasionalmente, e não todos os dias.

O Lens Calculator abrange objetivas entocêntricas com uma distância focal de flange padronizada de 17,526 mm, o que inclui as ópticas de montagem C e TFL comuns na visão computacional industrial. Objetivas telecêntricas, ópticas SWIR, objetivas de prisma e 3CMOS, ópticas de microscópio e objetivas zoom estão atualmente fora do escopo.

Nem toda objetiva do portfólio da STEMMER IMAGING está ainda no banco de dados; novos modelos são adicionados à medida que seus dados ópticos são validados.

Os resultados apresentam as tolerâncias inerentes a qualquer cálculo óptico. Variações de fabricação alteram a distância focal efetiva entre objetivas individuais, e a óptica geométrica é uma aproximação que se torna menos precisa em distâncias focais curtas. O sistema montado pode, portanto, apresentar uma pequena diferença em relação aos valores calculados.

A objetiva precisa produzir um círculo de imagem pelo menos tão grande quanto a diagonal do sensor para iluminar todo o sensor. Se o círculo de imagem for menor, os cantos do sensor podem ficar escurecidos ou não cobertos. Por esse motivo, o círculo de imagem é usado como primeiro critério de filtro na seleção de objetivas adequadas.

STEMMER IMAGING

Apoio na escolha da sua óptica

O Lens Calculator reduz as opções. Nossos especialistas em óptica e o Technical Competence Centre conduzem o processo da lista reduzida até um sistema testado e pronto para a aplicação.

Operational Services
Montagem câmera-objetiva, foco ajustado na distância de trabalho configurada, limpeza do sensor e calibração intrínseca, entregues prontos para montagem, com documentação.
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Engineering Services
Testes de viabilidade com peças de amostra, conceitos de iluminação para o contraste de imagem e a exposição necessários, considerando a abertura exigida para atingir a profundidade de campo desejada, e coaching individual sobre projeto de sistemas ópticos.
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Special Solutions & Applications
Subsistemas ópticos personalizados para requisitos não cobertos pelo portfólio padrão, desenvolvidos com você desde a qualificação até uma solução pronta para produção em série.
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O que é o Lens Calculator da STEMMER IMAGING?

É uma ferramenta baseada na web que determina quais objetivas de visão computacional se ajustam a uma determinada combinação de sensor, campo de visão e distância de trabalho. Ela retorna uma lista filtrada de modelos de objetivas adequados e a especificação óptica completa do sistema câmera-objetiva resultante, incluindo distância de trabalho livre, profundidade de campo e a MTF (função de transferência de modulação) necessária.

Quais fabricantes de objetivas são contemplados?

O banco de dados é independente de fabricante e atualmente reúne mais de 190 modelos entocêntricos de sete fabricantes renomados do nosso portfólio óptico, incluindo Computar, Fujinon, Kowa, Optowl (antiga Ricoh ou Pentax), Schneider-Kreuznach, Tamron e VICO imaging.

Preciso de uma conta para usá-lo?

Sim. O Lens Calculator está disponível para clientes registrados por meio do portal do cliente STEMMER IMAGING.

Quais tipos de objetiva e montagem são suportados?

O calculador atualmente suporta objetivas entocêntricas projetadas para uma distância focal de flange de 17,526 mm, incluindo montagens C, TFL e algumas montagens M42 selecionadas. Objetivas telecêntricas, SWIR, de prisma, de microscópio e zoom não estão incluídas no momento. As montagens suportadas e a faixa de círculo de imagem são exibidas diretamente na ferramenta. O suporte a objetivas telecêntricas está planejado.

Qual é a precisão dos resultados?

Os cálculos seguem os princípios consolidados da óptica geométrica, aplicados às especificações medidas de cada modelo de objetiva; por isso a distância de trabalho livre é informada a partir da frente da objetiva, e não de um plano de referência interno. Um sistema montado na bancada apresentará pequenas variações em relação aos valores calculados, principalmente devido às tolerâncias de fabricação das objetivas e aos limites do modelo óptico, em especial em montagens grande angular ou fortemente não paraxiais.

A ferramenta calcula profundidade de campo e anéis de extensão?

Sim, ambos. A profundidade de campo é calculada para um círculo de confusão definido por você. Quando a distância de trabalho necessária é menor do que a distância mínima de foco da objetiva, a ferramenta calcula a extensão necessária e diferencia anéis rosqueados de espaçadores finos.

Posso usar uma objetiva que não está no banco de dados da STEMMER IMAGING?

No momento, não. Essa função pode ser adicionada em uma versão futura da ferramenta.

E se a minha aplicação exigir ópticas line scan ou telecêntricas?

Essas opções estão atualmente fora do escopo da versão atual do Lens Calculator. Ampliamos continuamente suas capacidades, e nossos especialistas em óptica podem avaliar essas necessidades diretamente com você. Basta ligar ou preencher o formulário de suporte/contato.