Lente telecéntrica para electrodos y pestañas de batería

Respuesta directa: en electrodo y pestaña la medición es un problema de campo de visión antes que cualquier otra cosa. Los rasgos son pequeños —el borde de una pestaña, el límite de un recubrimiento, unas décimas de milímetro de error de alineación— pero están sobre una banda o un apilado de decenas o cientos de milímetros de ancho. Esa combinación hace que la elección de aumento sea todo el diseño.

La tensión entre anchura y tolerancia

Un electrodo de 200 mm de ancho sobre un sensor de 2/3 de pulgada pide aproximadamente 11 / 200 = 0,055X. A ese aumento, un píxel de 3,45 µm resuelve unos 63 µm por píxel, así que una tolerancia de posición de pestaña de más menos 0,2 mm ocupa unos seis píxeles. Es viable, pero una tolerancia de alineación de recubrimiento de más menos 0,05 mm ocupa menos de dos píxeles, y eso no lo es.

Ese aumento tan bajo solo existe en el extremo gran campo de la familia: el PMS-LTCM0061-398 (0,061X, 398 mm), el PMS-LTCM0088-120 (0,088X, 120 mm) y el PMS-LTCM016-189 (0,16X, 189 mm) son las referencias para bandas anchas.

La conclusión honesta es que una estación no puede sostener las dos cosas. Medición de banda ancha y medición de tolerancia ajustada son aumentos distintos, y las líneas que necesitan ambas montan dos estaciones con ópticas diferentes.

Dónde se sitúan los modelos telecéntricos de bajo aumento

Por debajo de aproximadamente 0,3X el objetivo telecéntrico se vuelve físicamente grande y caro, porque el elemento frontal tiene que ser al menos tan grande como el campo de visión. Esa es la razón práctica por la que los electrodos muy anchos suelen medirse con línea de escaneo o con unión de varias cámaras en lugar de una sola vista telecéntrica.

Los modelos de la tabla empiezan en 0,061X, que cubre unos 180 mm sobre un sensor de 2/3 de pulgada. Más allá de eso conviene valorar si la medición se puede descomponer: medir el paso de pestañas localmente con más aumento y derivar la geometría de banda a partir de la posición de encoder o del carro.

Modelos de bajo aumento para electrodo de campo ancho

Aumentos de 0,061X a 0,3X, ordenados por resolución. Son los modelos que alcanzan el campo que exige una banda de electrodo o el borde de un apilado. Conviene fijarse en lo que muestra la columna de resolución: a estos aumentos, un tamaño de píxel dado resuelve decenas de micrómetros por píxel, y ese es el límite real para tolerancias de alineación ajustadas. Los dos modelos de doble canal de la tabla son la vía intermedia: un canal para el campo ancho y otro para el detalle, en el mismo cuerpo.

Qué se mide realmente

Ancho de electrodo: medición de dos bordes a través de la banda, robusta si los bordes están limpios. Ancho de recubrimiento y su desviación respecto a la lámina: es un límite de contraste, no un borde geométrico, y su posición extraída depende de la consistencia de la iluminación más que de la óptica. Posición y paso de pestañas: relativo a un borde de referencia o a la pestaña vecina. Alineación de bobinado o apilado: desviación capa a capa, normalmente medida en el borde del apilado.

De todas ellas, el límite de recubrimiento es la que más disputas genera, porque el borde se define por un umbral de contraste que deriva con la iluminación y con la formulación del recubrimiento.

Qué queda fuera de alcance

Espesor de recubrimiento: no es una medición lateral y necesita un sensor confocal, interferométrico o de rayos beta o X. Espesor de electrodo o de apilado: por la misma razón. Defectos subsuperficiales: invisibles para cualquier método de silueta óptica. Altura de pestaña o calidad de soldadura en Z: una vista 2D da una proyección.

Movimiento de banda y la cuestión de la exposición

En banda en movimiento, el desenfoque de movimiento destruye el borde antes que la resolución. La restricción es el producto tiempo de exposición por velocidad de banda, así que la exposición se convierte en parámetro de diseño junto con el aumento, y en muchos casos obliga a iluminación pulsada.

Configuración práctica

Retroiluminación para los bordes de silueta (contorno de electrodo y de pestaña) y una estación frontal o coaxial separada para el contraste del recubrimiento. Intentar las dos cosas en una sola imagen fuerza un compromiso de iluminación que degrada la medición más exigente. El criterio está en iluminación coaxial en lentes telecéntricas.

Preguntas frecuentes

¿Puede una sola lente telecéntrica medir toda la banda de un electrodo con tolerancia ajustada?

Normalmente no. Un electrodo de 200 mm necesita unos 0,055X sobre un sensor de 2/3 de pulgada, lo que con un píxel de 3,45 µm resuelve unos 63 µm por píxel. Una tolerancia por debajo de unos dos píxeles no es medible de forma fiable.

¿Por qué los telecéntricos de bajo aumento son tan grandes?

Porque el elemento frontal tiene que ser al menos tan grande como el campo de visión, así que un objetivo que cubre 180 mm tiene un frontal de escala similar. Por eso las bandas muy anchas suelen medirse con línea de escaneo o con unión de varias cámaras.

¿Cómo se mide el ancho de recubrimiento?

Como límite de contraste entre lámina recubierta y sin recubrir, no como borde geométrico. Su posición extraída depende del umbral y de la iluminación, así que hay que mantener la iluminación constante entre lotes y verificar el umbral periódicamente.

¿Qué aumento se necesita para un electrodo de 200 mm de ancho?

Alrededor de 0,055X sobre un sensor de 2/3 de pulgada, según 11 / 200. Ese valor queda por debajo del modelo más bajo de la tabla, lo que indica que ese ancho pide otra arquitectura de medición.

Lecturas relacionadas

Para el marco de decisión, cómo elegir un objetivo telecéntrico y el cálculo de aumento y campo. Para el presupuesto de errores en inspección de electrónica, errores en inspección de PCB y FPC. Para el límite físico del formato de sensor, sensor y círculo de imagen.