AOI con lente zoom motorizado: cambiar de aumento sin parar la línea
Respuesta directa: una estación de inspección óptica automática necesita normalmente dos aumentos: un campo amplio para barrer, localizar y clasificar, y un campo estrecho para confirmar un rasgo sospechoso. Un lente zoom continuo motorizado pone los dos sobre el mismo eje óptico y conmuta entre ellos desde el controlador del equipo, de modo que la línea no tiene que detenerse para cambiar de óptica. El POMEAS LZ-650104 cubre 0,7X a 4,5X con relación 6,5:1 sobre formato de 2/3 de pulgada y control RS-232; una lente de aproximación frontal de 0,5X extiende el extremo amplio hasta un 0,35X neto. Las dos cifras que deciden si la solución sirve —tiempo de conmutación y repetibilidad de retorno al aumento— no están publicadas y hay que medirlas en la propia estación.
Por qué AOI quiere dos aumentos en una sola estación
La inspección óptica automática trabaja en dos marchas. El barrido va amplio y rápido: busca cualquier cosa fuera de lo normal en toda la pieza. La revisión va estrecha y lenta: confirma si el candidato es realmente un defecto y de qué tamaño. Las dos pasadas tienen requisitos de campo distintos, y eso es lo que fuerza la pregunta óptica.
Hay tres respuestas convencionales y todas tienen un costo.
| Enfoque | Cómo funciona | Qué cuesta |
|---|
| Dos cámaras con dos ópticas fijas | Una lente amplia y otra de alto aumento en posiciones separadas | Dos ejes ópticos y dos calibraciones; la imagen de revisión es de otra zona de la pieza o de otra muestra |
| Una óptica fija con cambio manual | El operador cambia el lente o la lente de aproximación al cambiar de trabajo | La línea se detiene; el ajuste es tan repetible como el operador y las marcas |
| Un solo aumento para todo | Compromiso en una única óptica | O el campo de barrido es pequeño o el aumento de revisión es bajo; suben los escapes y las clasificaciones erróneas |
| Un zoom motorizado | Ambos aumentos en un eje, comandados desde el equipo | Presupuesto y peso en el camino óptico; resolución y profundidad de campo dependen del aumento y hay que diseñar alrededor |
La vía del zoom motorizado no gana automáticamente: es la opción que elimina el desajuste de ejes y el paso manual. Si el intercambio compensa depende de con qué frecuencia cambia de aumento la estación y de cuánto cuesta realmente una parada.
Qué exige de verdad la frase sin parar la línea
La frase es fácil de escribir y difícil de cumplir, porque promete tres cosas distintas a la vez. Primera: el movimiento ocurre dentro del ciclo de inspección, es decir que la conmutación termina mientras la pieza sigue en posición. Segunda: el aumento vuelve al mismo valor, porque una imagen de revisión solo es comparable con la referencia si la óptica regresó al mismo sitio ciclo tras ciclo. Tercera: nada en la línea tiene que reenseñarse, sin reenfoque manual ni recalibración del campo después de cada cambio.
Lo que los datos publicados sostienen y lo que no:
| Requisito | Dato publicado | Estado |
|---|
| Rango de aumento y relación de zoom | 0,7X a 4,5X, relación 6,5:1 | Valor de ficha |
| Interfaz de comando | RS-232 de 9 pines, servo DC en lazo cerrado; también admite conexión de red | Valor de ficha |
| Inicialización al encender (homing) | Aproximadamente 25 a 35 s, durante los cuales el lente no acepta comandos | Nota de ficha |
| Realimentación de posición por aumento | Mapa de pulsos: 0,7X igual a 0 y 4,5X igual a 24 200 pulsos; carrera total alrededor de 24 400 | Valor de ficha; los valores reales varían ligeramente por unidad y se calibran en la puesta en marcha |
| Tiempo de conmutación entre dos aumentos | No publicado | Hay que medirlo: depende del recorrido entre las dos posiciones de pulso, de la velocidad del motor y del criterio de estabilización que se acepte |
| Repetibilidad de retorno al aumento | No publicado | Hay que medirla con una prueba de ciclos repetidos sobre la estación montada |
De esa tabla se desprenden dos notas prácticas. El ciclo de homing de 25 a 35 segundos ocurre una vez por encendido, así que pertenece a la secuencia de arranque de la máquina y no al ciclo de inspección. Y como lo que ve la cámara es el aumento óptico, un movimiento rápido pero no estabilizado es peor que uno algo más lento: hay que definir una ventana de aceptación sobre la imagen, o sobre el estado de pulso que devuelve la tarjeta, antes de aceptar una cifra de tiempo de conmutación.
Configuración publicada: POMEAS LZ-650104
El cuerpo compacto de la serie 65 es la configuración que más se cita para una estación AOI porque cabe entre un mecanismo de elevación Z y el bastidor de la máquina.
Como referencia de catálogo equivalente en accionamiento motorizado, el PMS-LZH-7504 cubre 0,68×–5,0× con control por software y el PMS-LZH-7505W añade iluminación coaxial; si el requisito es medir cotas absolutas con tolerancia fina en todo el campo, la alternativa es un objetivo telecéntrico como el PMS-LTCM1-110, que mantiene el aumento al variar la altura de la pieza.
| Parámetro | LZ-650104 |
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| Relación de zoom | 6,5:1 |
| Aumento óptico | 0,7X a 4,5X |
| Distancia de trabajo | 82 ± 2 mm con el lente desnudo |
| Formato máximo de sensor | 2/3 de pulgada |
| Montura | C-mount |
| Accionamiento de zoom | Motorizado, servo DC en lazo cerrado |
| Interfaz de control | RS-232 de 9 pines, eje simple o doble; admite conexión de red |
| Resolución en el espacio objeto | 11,18 µm a 0,7X hasta 3,95 µm de 3,0X a 4,5X |
| Profundidad de campo | 1,9 mm a 0,7X hasta 0,1 mm a 4,5X |
| Apertura numérica | 0,03 a 0,085 |
| Número F | 11,6 a 26,5 |
La tabla deja ver el compromiso central de la estación: en el extremo de barrido la profundidad de campo es de 1,9 mm y la resolución de 11,18 µm; en el extremo de revisión la profundidad cae a 0,1 mm y la resolución mejora a 3,95 µm. Con 0,1 mm de rango de enfoque, la planitud de la pieza y la rigidez del eje Z dejan de ser detalles y pasan a ser condiciones de funcionamiento. El desarrollo de ese compromiso está en cómo mejorar la profundidad de campo en lentes zoom.
Qué hay que medir antes de aceptar la estación
Tiempo de conmutación, medido con el criterio de estabilización ya definido: desde el comando hasta que la imagen cae dentro de la ventana de nitidez y escala. Repetibilidad de retorno, medida con al menos diez ciclos de ida y vuelta entre los dos aumentos de producción y reducida a rango, sigma y desviación máxima. El protocolo completo para esa segunda prueba está en repetibilidad de un zoom motorizado: protocolo de 10 ciclos.
Hay dos errores de método frecuentes. Uno es medir el tiempo de conmutación en vacío, con el lente sobre el banco y sin la carga del cable y del soporte, que en la máquina pueden alargar la estabilización. El otro es aceptar como repetible un retorno validado por el pulso de la tarjeta: el pulso es posición mecánica y el aumento es el resultado óptico, así que la aceptación tiene que hacerse sobre una longitud medida en la imagen.
Cuándo conviene un telecéntrico en lugar del zoom
El zoom gana cuando el requisito es cubrir varios aumentos con un solo eje y cambiar de receta sin intervención. Pierde cuando el requisito es medir dimensión absoluta con tolerancia fina en toda el área: el aumento variable implica recalibrar la escala en cada ajuste, y la distorsión TV de un zoom, aunque pequeña, es mayor que la de un telecéntrico de calidad. Si la estación tiene que dar cotas y no solo clasificar defectos, la decisión correcta suele ser un telecéntrico de aumento fijo más un eje de movimiento, o una estación de medición dedicada. La comparación entre plataformas de 6,5X y 12,5X con sus resoluciones y distorsiones está en zoom 6,5X frente a 12,5X.
Para la integración mecánica y eléctrica, el orden de trabajo que evita retrabajos está en integración de un zoom motorizado en un equipo de inspección, y los comandos de control en el protocolo RS-232 y sus cinco comandos. Si el sistema tiene que informar el aumento usado en cada imagen, la realimentación por puerto serie está descrita en realimentación RS232 de aumento. Cuando la conmutación deja de ser fiable, las causas típicas —desde juego mecánico hasta saturación de la comunicación— están clasificadas en cuatro clases de falla y su solución, y el ajuste óptico previo en parfocalidad y centrado.
Resumen
Un zoom motorizado resuelve el problema de los dos aumentos en un eje, pero solo si la estación acepta tres condiciones: la conmutación cabe en el ciclo, el retorno es repetible en términos ópticos y nada hay que reenseñar. Las dos primeras no se leen en el catálogo: se miden. Y si el requisito es cota dimensional y no clasificación, la respuesta correcta puede ser un telecéntrico.
Preguntas frecuentes
¿Cuánto tarda el homing del LZ-650104 y dónde va en la secuencia?
Entre 25 y 35 segundos, y durante ese tiempo el lente no acepta comandos. Como ocurre una sola vez por encendido, su sitio es la secuencia de arranque de la máquina y no el ciclo de inspección. Meterlo en el ciclo es un error de diseño frecuente que aparece como tiempos muertos difíciles de explicar cuando la estación ya está en producción.
¿El tiempo de conmutación entre dos aumentos está publicado en la ficha?
No. Depende del recorrido entre las dos posiciones de pulso, de la velocidad del motor y sobre todo del criterio de estabilización que se acepte, que es una decisión del integrador y no del fabricante del lente. Por eso se mide en la estación montada y se informa junto con la ventana de aceptación usada, definida sobre la imagen o sobre el estado de pulso que devuelve la tarjeta.
¿Por qué un movimiento rápido pero no estabilizado es peor que uno algo más lento?
Porque lo que ve la cámara es el aumento óptico, y durante la estabilización la escala todavía cambia aunque el motor ya haya llegado. Una imagen capturada en ese momento tiene el tamaño correcto en apariencia pero la escala equivocada, y el error entra en la medición sin señal visible. Conviene fijar la ventana de nitidez y escala antes de aceptar cualquier cifra de tiempo.
¿Cuándo conviene un telecéntrico en lugar de un zoom en una estación AOI?
Cuando el requisito es medir cotas absolutas con tolerancia fina en toda el área y no solo clasificar defectos. El zoom obliga a recalibrar la escala en cada aumento y su distorsión, aunque pequeña, es mayor que la de un telecéntrico de calidad. En ese caso la solución suele ser un telecéntrico de aumento fijo con un eje de movimiento, o una estación de medición dedicada en paralelo a la de inspección.