Resolución de un lente FA: qué significa realmente la cifra de la ficha
Respuesta directa: la ficha de un lente de focal fija puede llevar tres cantidades no relacionadas bajo la misma palabra. La primera es el paso de píxel que el lente dice soportar. La segunda es la transferencia de modulación a una frecuencia espacial declarada. La tercera es el detalle más pequeño en el espacio objeto que todavía llega al detector con contraste utilizable. No son intercambiables, y una comparación construida mezclando definiciones ordena los lentes al revés.
La consecuencia práctica es incómoda: dos modelos anunciados como 5 y 12 megapíxeles pueden tener exactamente la misma resolución en el espacio objeto a la distancia de trabajo que se va a usar. La cifra de megapíxeles describe un sobre de compatibilidad, no una clasificación de nitidez. Cuando un proveedor cita solo ese número, la especificación está incompleta, no es más fuerte.
Al comparar fichas conviene mirar el mismo formato de sensor: el MH1825-10MP y el MH2825-20MP permiten comparar 10 MP y 20 MP sobre sensores grandes sin que el cambio de formato distorsione la lectura.
El paso de píxel es un límite de compatibilidad
Cuando un lente se anuncia para un tamaño de píxel determinado, lo que afirma es que su mancha óptica es menor que ese píxel en el centro del campo, de modo que el sensor no está desperdiciando resolución. Es una condición de compatibilidad: dice que el lente no limita, no dice cuánto detalle entrega en el objeto.
Además, esa condición se cumple en el centro. Hacia el borde la mancha crece en mayor o menor medida según el diseño, y es habitual que un lente cumpla el criterio en el eje y no en la esquina. Por eso un lente que "soporta 12 megapíxeles" puede dar una imagen perfectamente nítida en el centro y claramente más suave en las esquinas, lo cual es aceptable en inspección de presencia y no lo es en medición.
La MTF describe el contraste a una frecuencia
La transferencia de modulación es una curva: para cada frecuencia espacial, cuánto contraste sobrevive. Citar un solo número de MTF sin la frecuencia y sin el radio de campo al que se midió no informa nada utilizable. Dos lentes con la misma MTF a 50 pares de líneas por milímetro pueden comportarse de forma muy distinta a 100, y el cruce de curvas cerca del límite es habitual.
Para el usuario práctico la MTF sirve para comparar dos lentes del mismo fabricante con metodología declarada, no para predecir qué defecto se va a ver. La predicción la da la tercera cantidad.
La resolución en el espacio objeto es la que decide
La resolución en el espacio objeto es el detalle más pequeño sobre la pieza que todavía produce contraste utilizable en el detector. Es la única de las tres que responde a la pregunta que realmente importa: ¿se va a ver un defecto de este tamaño? Y tiene una propiedad que las otras dos no tienen: se mueve con la distancia de trabajo y con el aumento efectivo.
Eso significa que el mismo lente puede tener una resolución en el objeto excelente en una instalación y mediocre en otra, sin que nada de la ficha cambie. Cuando alguien compara dos lentes por su cifra de resolución sin fijar la distancia de trabajo, está comparando números que describen instalaciones distintas.
Distorsión y resolución no se intercambian de forma pareja
Es tentador suponer que un lente con más distorsión compensa con más resolución, o al contrario. No hay tal compensación. La distorsión es un error de posición que crece con el radio de campo y que se puede corregir por software si es estable; la resolución es una pérdida de contraste que ningún filtro recupera. Un lente con distorsión alta y buena resolución sigue siendo medible después de calibrar; uno con buena distorsión y resolución pobre no se recupera.
En la práctica eso lleva a una regla de prioridad: primero resolución suficiente en el espacio objeto, después distorsión corregible, y solo entonces precio y plazo.
Qué preguntar antes de aceptar una cifra de resolución
| Pregunta | Qué revela |
|---|
| ¿La cifra es paso de píxel, MTF o detalle en el objeto? | Determina si es comparable con otra ficha |
| ¿A qué distancia de trabajo se midió? | La resolución en el objeto depende de ella |
| ¿Se midió en el eje o en el borde del campo? | La caída hacia la esquina es donde falla la inspección |
| ¿Con qué apertura? | Cerrar diafragma mejora resolución y reduce luz y profundidad |
| ¿Sobre qué tamaño de píxel se verificó? | Un lente mejor que el sensor no aporta información adicional |
| ¿Hay muestra medida o solo la familia declarada? | Las cifras por modelo son verificables; las de familia, no |
Dónde la resolución deja de ser el factor decisivo
Cuando el límite lo pone la iluminación. Un lente con resolución excelente sobre un borde sin contraste no resuelve nada: el detector de borde necesita una transición, y si el contraste es bajo, la posición del borde oscila entre piezas. Esa es la razón por la que en muchos proyectos el cambio que más mejora la medición no es el lente sino la geometría de la luz.
Cuando el límite lo pone el sensor. Un lente que resuelve más fino de lo que el sensor puede muestrear no produce información adicional: el límite de muestreo toma el control y el rendimiento óptico extra se desperdicia. Emparejar resolución de imagen con paso de píxel es parte del cálculo, no un detalle posterior.
Y cuando el límite lo pone la mecánica. Una montura que se mueve una décima de milímetro entre piezas arruina la repetibilidad de un lente excelente. La distinción entre repetibilidad y exactitud, que explica por qué mejorar el lente no siempre mejora el resultado, está en repetibilidad no es exactitud.
Procedimiento para preseleccionar un lente de focal fija
Primero, definir el defecto más pequeño que hay que detectar y traducirlo a micras en el objeto. Segundo, calcular el campo y la focal necesarios con la fórmula de la matriz de la serie MH, disponible en serie MH: matriz de 21 modelos. Tercero, elegir el formato de sensor por resolución y confirmar la familia. Cuarto, pedir la resolución en el objeto a la distancia de trabajo real, no la de familia. Quinto, comprobar la distorsión en el radio de uso. Sexto, validar con muestra y con la iluminación definitiva.
Si en el paso sexto el borde sale suave y la resolución declarada era suficiente, el problema está en la iluminación o en el plano de enfoque, no en el lente. El diagnóstico está en bordes mal definidos.
Preguntas frecuentes
¿Un lente con más megapíxeles es siempre mejor en un lente FA?
No. La cifra de megapíxeles describe el paso de píxel con el que el lente es compatible, es decir, hasta qué sensor no limita la nitidez. Dos lentes de 5 y 12 megapíxeles pueden entregar la misma resolución en el espacio objeto a la distancia de trabajo real. Lo que decide es el detalle en el objeto, no la etiqueta de compatibilidad.
¿Cómo convierto la resolución del lente en el defecto más pequeño detectable?
La resolución en el espacio objeto ya está expresada en micras sobre la pieza, así que se compara directamente con el defecto. Como criterio de trabajo conviene que el defecto ocupe al menos dos o tres veces esa resolución para que el contraste sea fiable, y que además ocupe al menos tres píxeles en el sensor, porque si no el límite lo pone el muestreo.
¿Por qué mi lente rinde peor de lo que dice la ficha?
Por tres razones habituales: la cifra de la ficha se midió en el eje y la pieza se inspecciona en el borde del campo; se midió a otra distancia de trabajo; o la apertura de trabajo no es la de la medición. A eso se suma que la iluminación y la planitud de la pieza afectan al contraste del borde más que la resolución del lente.
¿La corrección de distorsión por software arregla una resolución pobre?
No. La corrección por software reposiciona píxeles para eliminar un error de posición, y funciona si esa distorsión es estable. No recupera contraste: si dos bordes próximos se han fundido en la imagen por falta de resolución, ningún filtro los separa. Son dos problemas distintos con dos soluciones distintas.