Guía de configuración de lente zoom para visión artificial | 4 rutas
Cuatro caminos hacia la misma configuración de lente zoom para visión artificial: esta página le lleva por el que coincide con el dato que ya tiene.
Respuesta rápida
Parta de la restricción que no puede mover. Si la holgura es fija, tome la ruta 1 (distancia de trabajo). Si el tamaño de la pieza es fijo, tome la ruta 2 (campo de visión). Si el detalle más pequeño es fijo, tome la ruta 3 (aumento). Si la cámara ya está comprada, tome la ruta 4 (sensor). Cada ruta son tres pasos y después le remite a una página más profunda. La regla que hay detrás de toda configuración de lente zoom: aumento efectivo = zoom base × factor del objetivo × factor TV —el objetivo es la óptica frontal, el tubo TV es el adaptador situado detrás del cuerpo— y el campo de visión es la anchura del sensor dividida entre ese número. Cada cifra de aumento y de FOV de esta página está calculada a partir de especificaciones publicadas de POMEAS.
Empiece aquí: ¿en cuál de estas cuatro situaciones está?
Las consultas sobre lentes zoom llegan con un solo número adjunto: una cifra de holgura del plano del utillaje, una anchura de pieza del plan de calidad o una cámara comprada el trimestre pasado y ya atornillada a un soporte. El número que la gente ofrece rara vez es el número que debería decidir la configuración.
| Lo que ya sabe | Tome esta ruta | Lo primero que debe comprobar | Dónde termina la ruta |
|---|
| Holgura entre la lente y la pieza | Ruta 1 — distancia de trabajo | Qué factor de objetivo encaja en su holgura | Página de configuración de 155 mm o 297 mm |
| Anchura de la pieza y campo de visión requerido | Ruta 2 — campo de visión | Anchura del sensor ÷ FOV deseado | Página de selección inversa para FOV de 30 mm |
| El detalle más pequeño que debe resolverse | Ruta 3 — aumento | Resolución publicada de cada cuerpo | Página de configuración con objetivos APO |
| Una cámara que ya posee | Ruta 4 — sensor | Tamaño del sensor frente al círculo de imagen de la lente | Tabla resumen de cuerpos en esta página |
Empiece por el número que sea más difícil de mover, porque los otros dos suelen poder ajustarse. Una advertencia antes de las tablas: un aumento calculado no es un resultado medido, y una resolución publicada es un límite óptico, no una promesa sobre su iluminación.
Cómo la configuración de la lente zoom fija el aumento, el FOV y la distancia de trabajo
Tres números describen un montaje zoom, y solo dos de ellos son libres. Por eso la configuración parece más difícil de lo que es.
En la ruta estándar de POMEAS —cuerpo zoom, objetivo auxiliar, tubo TV, la combinación que POMEAS documenta como cadena de clase A— la relación es multiplicativa:
aumento efectivo = zoom base × factor del objetivo × factor TV
El campo de visión se deriva entonces del sensor: HFOV = anchura del sensor ÷ aumento efectivo, y el VFOV usa la altura del sensor. Un sensor de 2/3 de pulgada mide 8.8 × 6.6 mm; un sensor de 1 pulgada mide 12.8 × 9.6 mm.
La ruta APO añade un factor de relay: aumento efectivo = factor TV × zoom × aumento APO × 0.55. El 0.55 es el factor de relay confirmado con clientes para esta combinación. Por eso un objetivo APO 5X detrás de un tubo TV 1X no se comporta como un 5X simple, y por eso la distancia de trabajo en esa ruta pertenece por completo al objetivo. Las derivaciones están en la página de la matriz APO.
Ruta 1 — Conoce su distancia de trabajo
El cuerpo 12.5X tiene siete posiciones de objetivo, y cada una corresponde a una cifra de holgura concreta.
- Paso 1. Encuentre la fila que libra su utillaje sin pasarse.
- Paso 2. Lea la banda de aumento que deja con un tubo TV 1X montado.
- Paso 3. Si dos filas libran el utillaje, elija por resolución y profundidad de campo.
La tabla está calculada a partir del rango de zoom publicado del 12.5X, 0.58X–7.5X, con un tubo TV 1X en un sensor de 2/3 de pulgada (8.8 × 6.6 mm). La distancia de trabajo es una cifra publicada del objetivo.
| Objetivo | WD | Aumento efectivo con TV 1X | Rango de HFOV en 2/3" |
|---|
| 0.25X | 297 mm | 0.145X–1.875X | 60.7 → 4.7 mm |
| 0.3X | 120 mm | 0.174X–2.25X | 50.6 → 3.9 mm |
| 0.5X | 155 mm | 0.29X–3.75X | 30.3 → 2.3 mm |
| 0.75X | 93 mm | 0.435X–5.625X | 20.2 → 1.6 mm |
| 1X | 77.4 mm | 0.58X–7.5X | 15.2 → 1.2 mm |
| 1.5X | 48 mm | 0.87X–11.25X | 10.1 → 0.8 mm |
| 2X | 34.5 mm | 1.16X–15X | 7.6 → 0.6 mm |
Dos filas concentran casi todo el peso. La fila de 155 mm es la opción equilibrada para la mayoría de celdas: espacio para una luz anular, una banda utilizable y un campo que va de 30 mm a 2.3 mm. La fila de 297 mm existe donde algo se interpone —calor, un eje en movimiento, un soporte grande—. Lea la configuración con 155 mm de distancia de trabajo y la ruta de ~300 mm de distancia de trabajo para conocer los compromisos de cada nivel.
Ruta 2 — Conoce su FOV
Trabajar hacia atrás desde un campo son tres líneas: aumento efectivo requerido = anchura del sensor ÷ HFOV deseado; encontrar el producto de objetivo y TV que lo alcanza; confirmar que la combinación cabe dentro del círculo de imagen de su sensor.
La segunda línea es donde se atascan los proyectos. Ningún cuerpo zoom desnudo llega a un campo de 30 mm en 2/3 de pulgada: el 6.5X arranca en 0.7X, lo que resulta en 12.6 mm, y el 12.5X arranca en 0.58X, lo que resulta en 15.2 mm (calculado). Ambos son ya más estrechos que la pieza, así que el campo hay que comprarlo con óptica frontal.
Tres rutas cubren entonces el objetivo de 30 mm: un objetivo auxiliar 0.5X a 155 mm, un tubo TV 0.5X a 77.4 mm, o un cuerpo 4K en un sensor de 1 pulgada que llega a 37.6 → 5.1 mm con un tubo TV 0.5X (calculado). Difieren en holgura y en el margen que dejan para crecer.
La comparación —incluido qué ocurre cuando la pieza del próximo trimestre mide 60 mm— está en la página de selección inversa para FOV de 30 mm. Para la aritmética, el recorrido por la calculadora de aumento y FOV muestra cada paso y la herramienta calculadora de FOV cubre los tamaños de sensor habituales.
Ruta 3 — Necesita alto aumento para microdetalles
Cuando el requisito es un detalle pequeño y no una pieza grande, la pregunta cambia de cuánto campo hace falta a cuánto detalle puede entregar la pila óptica. Es una cifra publicada, que conviene leer antes de aplicar cualquier multiplicador.
| Óptica | Resolución publicada | Cuándo es suficiente |
|---|
| Cuerpo 6.5X | 11.18–3.95 µm | Comprobaciones de ensamblaje, defectos grandes, campos de anchos a medios |
| Cuerpo 12.5X | 13 µm a 0.58X mejorando a 3.05 µm desde 4.5X | Una sola lente para barrido y para detalle |
| Cuerpo 14X | 14.59–2.80 µm | Más fino que el 12.5X en la parte alta del rango |
| Cuerpo 4K 7.5X (1") | 10.17–2.8 µm | Detalle fino más un círculo de imagen mayor |
| APO 2X / 5X / 10X | 5 µm / 2 µm / 1 µm | Detalle por debajo del límite del cuerpo zoom |
| APO 20X / 50X | 0.7 µm / 0.5 µm | Detalle metalográfico y de semiconductores |
El punto de ruptura es fácil de enunciar. Un cuerpo zoom es la herramienta correcta mientras el detalle siga siendo más grueso que su mejor cifra publicada: 3.05 µm para el 12.5X desde 4.5X en adelante, 2.80 µm para el 14X. Por debajo de eso, la óptica frontal no puede crear información que el objetivo no lleva.
Dos reglas mantienen las cifras honestas. Las cifras de resolución son límites ópticos, así que la visibilidad depende también del muestreo, el contraste y la iluminación: un objetivo 50X no garantiza que se detecte un detalle de 0.5 µm. Y la profundidad de campo se desploma a medida que se sube, de 91 µm a 2X a 0.9 µm a 50X.
Encamine el cambio de clase a través de la matriz de configuración APO, y lea por qué el aumento no es la resolución antes de suponer que más aumento es la respuesta.
Ruta 4 — Ya tiene una cámara
Un sensor de 2/3 de pulgada es el punto de diseño de los cuerpos 6.5X, 12.5X y 14X, todos especificados para 2/3 de pulgada. Un sensor de 1 pulgada va detrás del cuerpo 4K 7.5X, especificado para 1 pulgada. Un sensor de 1 pulgada detrás de un cuerpo de 2/3 de pulgada le da un campo más amplio sobre el papel y esquinas oscuras en la práctica.
La segunda comprobación es el techo del campo: anchura del sensor dividida entre el aumento efectivo mínimo, no la distancia de trabajo. Una separación mayor amplía el espacio, no el campo: el objetivo 0.25X a 297 mm con un tubo TV 1X, y el objetivo 0.5X a 155 mm con un tubo TV 0.5X, ambos aterrizan en 0.145X–1.875X y 60.7 → 4.7 mm (calculado).
Trabaje el emparejamiento de sensor y círculo de imagen antes de comprometer el diseño del soporte, y consulte la página de 300 mm cuando una separación mayor sea inevitable.
Tabla resumen de cuerpos zoom: 6.5X vs 12.5X vs 14X vs 4K
Cuatro cuerpos cubren casi cualquier solicitud de clase A. Todas las cifras de abajo son especificaciones publicadas, no cálculos.
| Cuerpo | Aumento | WD | Sensor | Resolución | DOF | NA |
|---|
| 6.5X | 0.7X–4.5X | 82 ± 2 mm motorizado; 87 ± 2 mm manual | 2/3" | 11.18–3.95 µm | 1.9–0.1 mm | 0.03–0.085 |
| 12.5X | 0.58X–7.5X | 77.4 ± 2 mm | 2/3" | 13 µm a 0.58X hasta 3.05 µm desde 4.5X | no publicada por aumento | 0.025–0.11 |
| 14X | 0.55X–7.6X | 77.8 ± 2 mm | 2/3" | 14.59–2.80 µm | no publicada | no publicada |
| 4K 7.5X | 0.68X–5.0X | 80 mm | 1" | 10.17–2.8 µm | 1.78–0.07 mm | 0.033–0.12 |
Dos lecturas se equivocan a menudo. La resolución del 12.5X es 13 µm a 0.58X mejorando a 3.05 µm desde 4.5X — no 11.18 µm, que corresponde al 6.5X. Y «14X» es la relación de zoom, no un aumento de 14×. El 12.5X además mantiene la distorsión TV —distorsión en el lado de la imagen, en el sensor— por debajo del 0.001%, lo que importa cuando se mide en lugar de localizar.
Para una comparación a nivel de cuerpo desarrollada en profundidad, lea la guía de selección 6.5X vs 12.5X.
Páginas de producto: 12.5X LZL-12101, 6.5X LZ-650104, 14X zoom continuo, 4K PMS-LZH-7505W.
Objetivo auxiliar o tubo TV: dos mandos distintos
Ambos multiplican el aumento, y por eso se confunden. Solo uno aleja la lente de la pieza.
| Mando | Distancia de trabajo | Aumento | Campo de visión | También cambia |
|---|
| Objetivo auxiliar (frontal) | Sí — 297 mm a 0.25X, 155 mm a 0.5X, 77.4 mm sin accesorio | Sí, por el factor del objetivo | Sí, de forma inversa | La NA (apertura numérica) del lado del objeto y el presupuesto de DOF |
| Tubo TV (lado de la cámara) | Sin cambio — se queda en la cifra del objetivo | Sí, por el factor TV | Sí, de forma inversa | Brillo por unidad de área; nada mecánico |
Si la holgura es la restricción, necesita el objetivo. Si el campo está mal y la separación ya funciona, el tubo TV mueve el aumento sin rediseñar el soporte. Ambos llevan un cuerpo 12.5X a aproximadamente 0.29X–3.75X, pero solo uno de ellos lleva la lente a 155 mm.
Una advertencia sobre mezclar familias. La tabla de WD de la familia 12.5X y el gráfico genérico para las familias 6.5X y K no son intercambiables: 0.25X es 297 mm frente a 240 mm, y 0.5X es 155 mm frente a 135 mm. Cite la tabla de su cuerpo. Los antecedentes están en qué es una lente auxiliar.
El mapa de configuración continua: de 121 mm de FOV a menos de un milímetro
Las filas de clase A de abajo son calculadas; las filas APO usan el factor de relay 0.55. Todas son de 2/3 de pulgada salvo que se indique.
| Ruta | Configuración | WD | Aumento efectivo (calculado) | HFOV (calculado) |
|---|
| A | 12.5X + obj. 0.25X + TV 0.5X | 297 mm | 0.0725X–0.9375X | 121.4 → 9.4 mm |
| A | 12.5X + obj. 0.5X + TV 0.5X | 155 mm | 0.145X–1.875X | 60.7 → 4.7 mm |
| A | 12.5X + obj. 0.5X + TV 2X | 155 mm | 0.58X–7.5X | 15.2 → 1.2 mm |
| A | 12.5X + obj. 2X + TV 2X | 34.5 mm | 2.32X–30X | 3.8 → 0.3 mm |
| APO | 6.5X + APO 5X + TV 1X | 35 mm | 1.925X–12.375X | 4.6 → 0.7 mm |
| APO | 6.5X + APO 50X + TV 2X | 13 mm | 38.5X–247.5X | 0.23 → 0.04 mm |
Dos límites al leer el mapa. La profundidad de campo no está publicada para estas combinaciones y no se traslada desde la lente base, así que la cifra de 1.9–0.1 mm de un cuerpo no puede llevarse a una configuración apilada. Y la distancia de trabajo APO la fija el objetivo: un objetivo 50X le mantiene a 13 mm de la pieza con cualquier factor TV.
Qué cuesta cada paso: DOF, brillo y resolución
Cada movimiento aquí compra algo y lo cobra, y ese coste es la razón de que dos configuraciones con campos idénticos se comporten de forma distinta en una línea.
| Movimiento | Qué gana | Qué paga |
|---|
| Añadir un objetivo auxiliar 0.5X | 155 mm de separación, campo del doble de ancho (calculado) | El aumento efectivo se reduce a la mitad, así que el muestreo del lado del objeto se duplica (calculado) |
| Cambiar de TV 0.5X a TV 1X | El doble de aumento, la mitad de campo (calculado) | La misma luz repartida sobre el doble de área de imagen; hace falta una iluminación más brillante |
| Cambiar de TV 1X a TV 2X | El doble de aumento otra vez, distancia de trabajo intacta | El campo se reduce a la mitad; los márgenes de brillo y viñeteado se estrechan |
| Subir la escala APO 2X → 50X | Resolución de 5 µm a 0.5 µm (publicada) | DOF de 91 µm a 0.9 µm; NA de 0.055 a 0.55 |
| Llegar al tope de cualquier banda de zoom | La mejor resolución que puede dar el cuerpo, p. ej. 3.05 µm en el 12.5X | El campo más estrecho y el DOF más fino que ofrece el cuerpo |
El brillo es el coste que la gente subestima. Un aumento efectivo mayor reparte la misma luz del objeto sobre una imagen más grande, así que hay menos brillo por unidad de área. A bajo aumento lo contrario aparece como caída de esquinas antes de que se atenúe el centro.
La profundidad de campo tiene una respuesta limpia y otra turbia. Limpia: el DOF publicado pertenece a un cuerpo u objetivo por sí solo. Turbia: nadie publica el DOF de cada combinación apilada, así que una configuración que importe debe confirmarse. Lea cómo se compensan la distancia de trabajo y la profundidad de campo.
Manual, motorizado o sobre riel: cuándo importa la elección
La decisión óptica no termina hasta elegir el accionamiento, porque el accionamiento decide si un ajuste de aumento puede repetirse.
| Accionamiento | WD de ejemplo (cuerpo 6.5X) | Dónde encaja |
|---|
| Manual | 87 ± 2 mm | Un montaje por turno, operador presente, zoom ajustado una vez y comprobado a ojo |
| Motorizado | 82 ± 2 mm | Trabajo guiado por receta; el aumento se guarda por producto y se recupera |
| Sobre riel | Confirmar para la variante de riel concreta | Estaciones en línea donde la lente también viaja entre posiciones |
El accionamiento también resuelve lo de posiciones discretas frente a continuo: un cuerpo con clics da posiciones repetibles cuando los operadores cambian el aumento a mano, y un cuerpo continuo permite que un controlador se sitúe en cualquier punto de la banda. Nótese además que el cuerpo 6.5X manual está a 87 ± 2 mm y el motorizado a 82 ± 2 mm — 5 mm que importan cuando hay una placa de cámara fija en el diseño. El detalle está en elegir entre zoom manual y motorizado y en la guía completa de la lente zoom motorizada.
Cuatro ejemplos resueltos, uno por ruta
Ruta 1 — primero la distancia de trabajo. Un utillaje deja unos 150 mm de holgura y la pieza mide 40 mm de ancho. Una fila de la tabla lo libra sin desperdiciar separación: el objetivo 0.5X a 155 mm, que deja sitio para una luz anular y un soporte corto. Con un tubo TV 1X el aumento efectivo resulta 0.29X–3.75X (calculado) y el campo horizontal va de 30.3 mm a 2.3 mm — lo que no contiene una pieza de 40 mm en el extremo ancho. Pasar a un tubo TV 0.5X da 0.145X–1.875X y 60.7 → 4.7 mm (calculado). Los mismos 155 mm, problema de campo resuelto, muestreo del lado del objeto reducido a la mitad y nada más del utillaje se mueve.
Ruta 2 — primero el campo de visión. La pieza mide 30 mm de ancho y la celda es estrecha, así que la holgura no puede comprar el campo. Tres líneas de aritmética: 8.8 ÷ 30 ≈ 0.29X. Ningún cuerpo desnudo lo alcanza, ya que el 12.5X se detiene en 0.58X y un campo de 15.2 mm, y el 6.5X se detiene en 12.6 mm. Dos rutas aterrizan en 0.29X–3.75X y 30.3 → 2.3 mm (calculado): el objetivo 0.5X a 155 mm, o el tubo TV 0.5X a 77.4 mm sin ninguna óptica frontal. Ambas contienen la pieza. Difieren en holgura, en el muestreo del lado del objeto y en cuánto recorrido de zoom queda para el próximo cambio.
Ruta 3 — primero el aumento. El requisito es un detalle más fino que el mejor caso de 3.05 µm del cuerpo 12.5X, así que la óptica frontal no lo arreglará y hay que cambiar de clase. Un cuerpo 6.5X con un objetivo APO 5X y un tubo TV 1X da 1.925X–12.375X (calculado), una distancia de trabajo de 35 mm y un campo horizontal de 4.6 → 0.7 mm. La profundidad de campo de la pila en sí no está publicada, así que hay que presupuestarla a partir del objetivo y verificarla antes de la aprobación. Un APO 50X detrás de un tubo TV 2X alcanza 38.5X–247.5X (calculado) a 13 mm, con un campo de 0.23 → 0.04 mm, y la profundidad de campo propia del objetivo pasa a ser el límite del envolvente de trabajo.
Ruta 4 — primero la cámara. Una cámara de 2/3 de pulgada ya está en el soporte, así que el cuerpo 12.5X está especificado exactamente para ese sensor y el campo se deriva de la óptica frontal que hayan elegido la ruta 1 o la ruta 2. Una cámara de 1 pulgada ya está en el soporte, así que va detrás del cuerpo 4K 7.5X: con un tubo TV 0.5X ese montaje da 0.34X–2.5X y 37.6 → 5.1 mm horizontal (calculado). Poner esa misma cámara de 1 pulgada detrás de un cuerpo de 2/3 de pulgada es la combinación que hay que evitar, porque las esquinas se oscurecen antes de que el campo sea útil — y ningún recorrido de zoom las recupera. La elección del sensor, no la de la lente, fija ese techo.
Preguntas frecuentes: configuración que los ingenieros preguntan de verdad
Solo conozco mi distancia de trabajo. ¿Por dónde empiezo?
Use la tabla de niveles del cuerpo 12.5X y elija el objetivo cuya distancia de trabajo publicada libre su utillaje sin desperdiciar separación: 0.25X da 297 mm, 0.5X da 155 mm, 0.75X da 93 mm, 1X da 77.4 mm. Después lea la banda de aumento que deja esa fila con un tubo TV 1X. Esas cifras son calculadas, no medidas.
Solo conozco el campo de visión que necesito. ¿Qué ruta encaja?
La ruta 2. Divida la anchura del sensor entre el campo deseado: en 2/3 de pulgada, 8.8 mm divididos entre un campo de 30 mm son aproximadamente 0.29X. Luego busque el producto de objetivo y TV que lo alcanza. Ningún cuerpo zoom desnudo llega a 30 mm en 2/3 de pulgada, porque el 12.5X se detiene en un campo de 15.2 mm y el 6.5X en 12.6 mm.
¿Cuál es el aumento más alto que alcanza esta ruta de configuración?
En la ruta de clase A, un cuerpo 12.5X con un objetivo 2X y un tubo TV 2X alcanza 2.32X–30X, calculado, con un campo horizontal de hasta 0.3 mm. La ruta APO llega mucho más alto: un objetivo APO 50X detrás de un tubo TV 2X resulta en 38.5X–247.5X, calculado, con un campo de 0.04 mm a 13 mm.
¿Cómo emparejo una lente zoom con una cámara que ya tengo?
Empareje primero el círculo de imagen. Los cuerpos 6.5X, 12.5X y 14X están especificados para un sensor de 2/3 de pulgada, mientras que el cuerpo 4K 7.5X lo está para 1 pulgada. Un sensor de 1 pulgada detrás de un cuerpo de 2/3 de pulgada viñeteará las esquinas. Después compruebe el techo del campo: anchura del sensor dividida entre el aumento efectivo mínimo, no la distancia de trabajo.
Objetivo auxiliar o tubo TV — ¿cuál cambia qué?
Ambos multiplican el aumento y reducen el campo. Solo el objetivo auxiliar cambia la distancia de trabajo, y además altera la NA del lado del objeto y el presupuesto de profundidad de campo. El tubo TV va en el lado de la cámara, así que la separación se queda donde la puso el objetivo. Si la holgura es la restricción, necesita el objetivo.
¿De qué cuerpo debo partir: 6.5X, 12.5X, 14X o 4K?
Empiece por el sensor y el campo. Una cámara de 2/3 de pulgada que necesita rango apunta al cuerpo 12.5X, que cubre 0.58X–7.5X y resuelve hasta 3.05 µm desde 4.5X. Una cámara de 1 pulgada apunta al cuerpo 4K 7.5X. El 14X es una relación de zoom de 0.55X–7.6X, no un aumento de 14x, y el 6.5X conviene a campos más anchos.