Objectif télécentrique contre objectif FA : quatre vérifications avant de décider

Réponse directe : la différence entre un objectif télécentrique et un objectif FA n'est pas une différence de qualité d'image, mais de géométrie de projection. Un objectif FA peut donner une image plus nette et mesurer faux, parce que la taille de l'image change avec la hauteur de la pièce. La décision repose sur quatre vérifications chiffrées : l'erreur de perspective que tolère la cote, l'usage ou non du bord du champ pour mesurer, la variation de hauteur en production et l'encombrement disponible.

1. Erreur de perspective face à la tolérance

Le déplacement latéral d'un bord pour une variation de hauteur vaut Δx = Δh × tan(θ), où θ est l'angle du rayon principal. Sur un objectif FA de courte focale, cet angle atteint 15 à 20° au bord du champ. Avec Δh = 0,5 mm et θ = 20° : 0,5 × 0,364 ≈ 0,18 mm. Sur un télécentrique à 0,02°, le même déplacement vaut 0,5 × 0,00035 ≈ 0,00017 mm, soit 0,17 µm.

La vérification est directe : on prend la tolérance de la cote, on en retire l'erreur de perspective de l'objectif candidat et on regarde s'il reste de la marge pour les autres erreurs du système — détection de bord, calibration, éclairage. Si la marge est négative ou inférieure au tiers de la tolérance, l'objectif FA ne convient pas, quelle que soit sa MTF.

2. Mesure au bord du champ

Sur un objectif FA, le grandissement n'est pas constant sur tout le champ : il y a courbure de champ et variation de grandissement vers les coins. Si l'on ne mesure qu'au centre, on peut calibrer et vivre avec. Si la pièce occupe tout le champ et qu'on mesure des cotes aux extrémités, la calibration du centre ne vaut plus au bord, et l'erreur typique va de 0,1 % à 0,5 % du champ, soit 40 à 200 µm sur 40 mm.

Sur un télécentrique, le grandissement est constant par construction et la distorsion annoncée se situe entre 0,01 % et 0,05 %. La vérification consiste à mesurer un motif de deux sphères au centre puis au bord : si l'écart entre les deux mesures dépasse la tolérance, le télécentrique est nécessaire.

3. Répétabilité face à la hauteur de la pièce

Un objectif FA doit être remis au point si la hauteur change, et chaque mise au point modifie l'échelle. Un télécentrique n'a pas besoin d'être remis au point dans sa profondeur de champ et, même s'il l'était, l'échelle ne changerait pas. La vérification : mesurer la même pièce à trois hauteurs différentes dans la plage de production et comparer la dispersion. Si elle dépasse la répétabilité exigée, le FA introduit une variable qu'il faut maîtriser mécaniquement — et stabiliser la hauteur coûte souvent plus que l'écart de prix de l'objectif.

4. Encombrement et coût

Le télécentrique paie sa géométrie en volume : le frontal doit être plus grand que le champ et la distance de travail ne se raccourcit pas librement. Sur une machine compacte, avec la caméra très près de la pièce, il peut ne pas tenir. Le coût augmente aussi avec le champ : au-delà de 100 mm de FOV, un télécentrique peut coûter plusieurs fois le prix d'un FA avec calibration par zone, et dans cette plage le FA redevient le choix raisonnable.

La règle de décision

Si la cote est mesurée sur une pièce avec du relief et que la tolérance est inférieure à 50 µm : télécentrique. Si la pièce occupe tout le champ et qu'on mesure aussi aux bords : télécentrique. Si la hauteur varie plus que la répétabilité exigée : télécentrique ou stabilisation mécanique. Si le champ dépasse 100 mm, ou s'il s'agit seulement de détecter une présence et une position, le FA suffit et l'investissement se justifie mieux dans l'éclairage et la calibration.

Questions fréquentes

Un objectif FA de longue focale réduit-il l'erreur de perspective ?

Oui, car l'angle du rayon principal diminue quand la distance de travail augmente. Un FA de 75 mm à 500 mm a des angles bien plus faibles qu'un 16 mm à 100 mm. Mais il n'atteint jamais les 0,02° d'un télécentrique, et il perd de la lumière et gagne en volume.

Le télécentrique est-il toujours plus net ?

Non. La netteté dépend de l'ouverture, de la qualité des groupes et du capteur. Un bon FA a souvent une meilleure MTF au centre qu'un télécentrique économique. L'avantage du télécentrique est géométrique, pas résolutif.

Peut-on corriger l'erreur de perspective par logiciel ?

Seulement si l'on connaît la hauteur exacte de chaque point et que l'on modélise la projection. Sur une pièce plane et bien posée, c'est calibratable ; sur une pièce avec du relief, l'information manquante n'est pas dans l'image et aucune correction ne la reconstitue.

Quand vaut-il mieux stabiliser la pièce que changer d'objectif ?

Lorsque la variation de hauteur est grande et le champ aussi : le coût d'un montage d'appui répétable peut être inférieur à celui d'un télécentrique grand champ. C'est une décision économique, pas optique.

Cela vaut-il pour du contrôle visuel sans mesure ?

En général non. Si aucun nombre n'est attribué à la pièce, l'erreur de perspective est sans conséquence et le FA offre plus de champ, plus de lumière et moins de volume pour le même budget.

Voir aussi

• Guide de sélection des objectifs télécentriques
• Qu'est-ce qu'un objectif télécentrique
• Calcul du grossissement et du champ
• Éclairage coaxial