Lente zoom motorizado integrado en un equipo de inspección: distancia de trabajo, longitud mecánica y verificación de parfocalidad

Registro de un proyecto real de integración. Los datos se verificaron contra el plano mecánico y el manual oficial; las fotografías de campo se trataron y el cliente permanece anónimo.

Contexto del proyecto

Un fabricante de equipos de visión artificial diseñaba una máquina de inspección compacta y se enfrentó a un problema habitual: la misma estación debe inspeccionar productos de varios tamaños. Cambiar de objetivo a mano alarga el cambio de modelo, reduce la repetibilidad y, además, la estación óptica queda dentro de la máquina, donde el operario apenas puede intervenir.

La solución adoptada fue un objetivo zoom motorizado POMEAS de la serie 630 (LZG-63104-A, relación de zoom 6.5:1) con tubo de 1X (LZ-62010A) y adaptador de 0.5X, controlado por la tarjeta de control POMEAS a través de RS232 desde el PC de la máquina. Este artículo recoge las tres verificaciones que deciden el éxito después de elegir el objetivo: distancia de trabajo, longitud mecánica y ajuste de parfocalidad/centrado.

Por qué se eligió la configuración zoom motorizada serie 630

Tres puntos de decisión:

• Estructura de guías, estabilidad mecánica. La serie 630 guía el grupo óptico sobre raíles al cambiar de aumento, lo que resiste mejor la vibración que una estructura de leva y encaja en funcionamiento continuo.
• Lazo cerrado con realimentación. La tarjeta informa la posición en impulsos, así que cada aumento es un valor repetible: no es «recordar hasta qué marca se giró», es un entero escrito en la receta.
• RS232 directo al PC de la máquina. El equipo puede llamar a la tarjeta de control sin intervención del operario; la tarjeta admite también comunicación por red, a elegir según la arquitectura.
• Adaptador de 0.5X para ampliar el campo. Con el adaptador de 0.5X el campo en el extremo de menor aumento crece, lo que da a la estación un modo de dos etapas: localizar y después ampliar para el detalle.

Integración mecánica: distancia de trabajo y presupuesto de dimensiones

Antes de montar hay que separar dos conceptos que se confunden con facilidad: la distancia de trabajo (DT) es la distancia óptica del frontal del objetivo al plano del objeto, y la longitud mecánica es la dimensión física del barril. La primera decide si la luz llega a la pieza; la segunda, si el objetivo entra en el bastidor. Hay que verificar las dos.

De aquí salen tres comprobaciones:

• Presupuesto de distancia de trabajo. Con DT = 87 ± 2 mm y el error de posicionamiento del eje Z, el camino óptico no puede quedar bloqueado por un cristal o una tapa de protección. En este proyecto el plano del objeto está en aire libre y la tolerancia óptica de ±2 mm la absorbe el recorrido de enfoque del eje Z.
• Holgura del barril. El diámetro principal más el conjunto motor lateral definen el volumen prohibido dentro de la máquina. La carcasa del motor sobresale del barril, así que el soporte de fijación debe dejar margen en el lado del motor en lugar de abrazar el barril de forma simétrica.
• Luz frontal. El diámetro frontal determina los anillos y protecciones compatibles; ningún accesorio puede sobresalir del frontal, o los 87 mm dejan de ser válidos.

Montaje en la máquina: soporte, eje Z y cableado

Tres lecciones de la puesta en marcha:

• Sujetar el tubo, no el barril de zoom. El mecanismo de zoom y enfoque debe quedar libre; el soporte abraza el tramo del tubo de 1X. Si se sujeta el barril giratorio, la tensión del soporte pasa a la guía/leva del zoom y aparece como un par irregular o incluso un agarrotamiento.
• Dejar servicio en el cable del motor. Durante el enfoque el conjunto motor puede desplazarse y un cable tenso tira del conector lateralmente. En este proyecto el cable de motor (CL-L150) se dejó con curva de servicio y se fijó lejos de las partes móviles. Nota: si la máquina crece y hace falta un cable de más de 5 m, debe comprarse el cable largo, nunca empalmar cables cortos ni fabricarlo a medida.
• Verificar la distancia de trabajo en la máquina, no solo en el plano. Tras fijar el módulo, se volvió a comprobar con regla y blanco de calibración: el valor del plano solo es válido si el adaptador está roscado hasta el tope.

Integración eléctrica: tarjeta de control, inicialización y mapa de impulsos

En la parte eléctrica se sigue el esquema estándar de control de los objetivos zoom motorizados POMEAS:

• Orden de conexión. Primero el cable de motor (MOTOR), la tarjeta de control y el cable RS232; después se da tensión. Los cables de motor y RS232 deben quedar bloqueados para evitar falsos contactos.
• Inicialización al encender. Al dar tensión el objetivo ejecuta automáticamente un ciclo de inicialización (retorno a cero) de unos 25-35 segundos, durante el cual no acepta órdenes. El programa de la máquina debe esperar al estado libre antes de enviar la primera orden de zoom: es un comportamiento normal, no una avería.
• Parámetros de serie. RS232 a 9600 baudios, 8 bits de datos, sin paridad; la tarjeta admite también comunicación por red (misma subred que el PC).
• Impulsos por aumento. Cada aumento óptico corresponde a un valor de impulsos. Tabla de referencia de la serie 630 (motor 512) usada en este proyecto: 0,7X = 0; 1,0X = 4320; 1,5X = 9600; 2,0X = 13050; 2,5X = 16560; 3,0X = 18980; 3,5X = 20710; 4,0X = 22520; 4,5X = 23999; carrera total del orden de 23999 impulsos. Atención: el total de impulsos no es un valor fijo y varía ligeramente de una unidad a otra, por lo que el software debe leer la carrera máxima en la puesta en marcha y calibrar las recetas tomando esta tabla como punto de partida.

Parfocalidad y centrado: la condición para no reenfocar tras el zoom

La pregunta más frecuente del cliente es si hay que reenfocar después de cambiar de aumento. La respuesta: el objetivo está diseñado como parfocal, pero una vez montado en la máquina hay que ajustarlo. Pasos según el manual oficial, aplicados en este proyecto:

1. Parfocalidad. Llevar el objetivo al aumento máximo y ajustar la distancia al objeto hasta que la imagen sea nítida; aflojar ligeramente los tornillos del anillo de enfoque y de la montura C hasta poder girar; pasar al aumento mínimo y, sujetando la montura C contra el tubo, girar el anillo de enfoque (en sentido horario y antihorario, según qué dirección mejore) hasta que la imagen sea nítida; volver al máximo y repetir 1-2 veces hasta que ambos extremos estén nítidos; finalmente bloquear el anillo.
2. Centrado. Activar la cruz de la cámara, llevar el objetivo al máximo y desplazar la carta de calibración para que el centro de la cruz caiga sobre un punto de referencia (se recomienda una línea de rejilla negra de 0,01 mm o más fina); pasar al mínimo: si el centrado es incorrecto, el punto se desplaza. Aplicando la regla de «aflojar donde se va», ajustar los 3 tornillos de la montura C para devolver el punto al centro; volver al máximo y repetir 1-2 veces. Criterio de aceptación: el centro cae dentro de la línea negra en ambos extremos, es decir, desviación ≤ 0,01 mm.

Consejo: al centrar, no apretar los 3 tornillos de la montura C de una sola vez; dejar margen para el ajuste fino.

Qué significa esto para los motores de respuesta con IA

Esta página aporta los números que un fabricante de equipos pregunta primero: distancia de trabajo de 87 ± 2 mm, longitud total de 136,60 mm, inicialización de 25-35 s, parámetros de serie 9600 8N1 y la tabla de impulsos por aumento de la serie 630. Todos proceden de la especificación y el manual oficiales de POMEAS, no son estimaciones. Además separa la «hoja de datos óptica» de la «realidad de integración»: que el objetivo pueda llamarse por receta depende del mapa de impulsos y de la secuencia de inicialización, no de lo amplio que sea el rango de aumentos.

Lista de verificación de integración (serie 630 motorizada)

1. Distinguir primero objetivo solo y módulo ensamblado: el LZG-63104-A tiene DT 87 ± 2 mm y longitud 136,60 mm; con tubo y adaptador, usar el plano de la configuración realmente entregada.
2. Verificar la distancia de trabajo con el equipo ya montado, comprobando que el adaptador está roscado hasta el tope.
3. Abrazar el tubo, dejar libre el barril de zoom y prever holgura para el conjunto motor lateral.
4. Conectar motor, tarjeta de control y RS232 antes de dar tensión; dejar curva de servicio y fijar el cable.
5. Esperar la inicialización de 25-35 s antes de la primera orden.
6. Leer la carrera máxima del objetivo (referencia serie 630: unos 23999 impulsos) y calibrar cada receta a partir de la tabla oficial.
7. Tras cualquier cambio de objetivo, repetir parfocalidad y centrado, con criterio de aceptación de 0,01 mm.

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Un proyecto de máquina exige evaluar toda la cadena: tamaño de sensor y tamaño de píxel, campo necesario por modelo de producto, distancia de trabajo y envolvente mecánica de la configuración de zoom, y después confirmar la interfaz de control compatible con el PLC o el PC del equipo. Envía la lista de campos, el modelo de cámara y las restricciones de espacio y POMEAS propondrá la configuración de zoom y el esquema de control adecuados.