Configuration d'objectif zoom pour un champ de vision de 30 mm : sélection inverse

Une zone d'inspection de 30 mm, une caméra 2/3" déjà choisie, pas encore d'objectif — cette page remonte du champ de vision vers le matériel qui le produit.

Votre pièce fait 30 mm de large. Et maintenant ?

Un plan vous donne une zone d'inspection de 30 mm, la caméra est un modèle 2/3" déjà fixé sur son support, et l'objectif est le seul élément restant à choisir. C'est la sélection inverse — le champ de vision est l'entrée, le matériel est la sortie.

Deux habitudes rendent la tâche plus difficile qu'elle ne l'est. Acheter par grossissement compare des corps nus à « 0.3X ». Acheter par distance de travail choisit le plus long dégagement et suppose que le champ suivra. Aucune des deux ne fonctionne : 30 mm sur un capteur 2/3" est une exigence large, et le cadrage large est la seule direction pour laquelle un corps zoom de vision industrielle n'est pas conçu.

Vous partez d'une distance de travail ou d'une caméra plutôt que d'un champ de vision ? Le guide de configuration en quatre voies est le meilleur point d'entrée.

Le calcul en trois lignes : du champ de vision au grossissement

Trois lignes, ensuite cette page arrête l'arithmétique :

• Grossissement effectif = grossissement du corps zoom × facteur de l'objectif auxiliaire × facteur du tube TV.
• HFOV = largeur du capteur divisée par le grossissement effectif.
• Pour une cible de 30 mm sur un capteur 2/3" (8.8 mm de large), grossissement ≈ 8.8 ÷ 30 ≈ 0.29X (calculé).

Ce 0.29X constitue toute la spécification optique ; le reste, c'est du matériel. Les démonstrations, les autres formats de capteur et l'arithmétique en direct se trouvent sur l'exemple détaillé de la calculatrice de grossissement et de champ de vision et sur l'outil de calcul de champ de vision.

Pourquoi aucun corps zoom nu n'atteint 30 mm sur un capteur 2/3"

Un rapport de 6.5:1 ou de 12.5:1 décrit jusqu'où le grossissement peut aller, et non jusqu'à quel point il s'ouvre. Chaque corps POMEAS plafonne largement au-dessus de 0.29X, de sorte que son cadrage le plus large est bien plus étroit que 30 mm.

Le 12.5X s'arrête à 15.2 mm sur 2/3", environ la moitié de ce qu'il vous faut ; même le corps 4K sur un capteur 1" plus grand n'atteint que 18.8 mm. (« 14X » est un rapport de zoom, pas un grossissement, et il n'aide pas ici.)

Toute réponse réelle prend donc la même forme : diviser le grossissement par deux, puis choisir où le couper dans la chaîne optique. Devant le corps, un objectif auxiliaire modifie le grossissement et la distance de travail. Derrière lui, un tube TV ne modifie que le grossissement et laisse la distance de travail intacte. C'est pourquoi un 0.5X apparaît dans les trois routes ci-dessous — la moitié est ce que l'arithmétique exige.

Route A — corps 12.5X + objectif auxiliaire 0.5X (distance de travail 155 mm)

Un objectif auxiliaire 0.5X (SKU 75205) à l'avant, un tube TV 1X (75110) derrière. Le corps est l'objectif zoom continu coaxial 12.5X PMS-LZL-12101, avec éclairage coaxial en standard — un avantage qui croît avec le dégagement, car une lumière annulaire perd en intensité avec la distance.

Le résultat est 0.29X–3.75X, de 30.3 mm à 2.3 mm horizontalement et de 22.8 mm à 1.8 mm verticalement, calculé sur le capteur de 8.8 × 6.6 mm. Trente millimètres se situe à l'extrême grand champ : la pièce remplit l'image au zoom minimal, avec toute l'amplitude 12.5:1 restante pour inspecter son intérieur. Remplacez le tube TV par un 0.5X et la même chaîne de 155 mm cadre 60.7 mm ; remplacez-le par un 2X et elle cadre 15.2 mm.

Ce que l'objectif apporte. La distance de travail est verrouillée à 155 mm — elle ne bouge ni quand vous zoomez, ni quand vous changez de tube TV. La propriété déterminante d'un objectif auxiliaire est de déplacer le point focal frontal, de sorte que tout le système se tient plus loin — le principe expliqué dans ce que change réellement une lentille auxiliaire. En pratique, 155 mm fait la différence entre une lumière annulaire qui s'adapte autour de l'objectif et une qui entre en collision avec lui.

Ce qu'il coûte. Verre : des lentilles et des surfaces air-verre devant le corps signifient une chaîne plus longue, une interface d'alignement supplémentaire, un peu moins de lumière au capteur. Échantillonnage : au cadrage de 30 mm, la paire travaille à 0.29X, la moitié du minimum du corps nu, donc chaque pixel couvre deux fois plus d'objet (calculé, échantillonnage à peu près doublé, à environ 26 µm). Lumière : une lumière annulaire ou une barre lumineuse à 155 mm délivre moins sur la cible, donc l'exposition ou la puissance doit augmenter.

Pourquoi 155 mm constitue un palier à part, et pourquoi le même champ de vision peut être obtenu à 297 mm, se trouve sur la page comment le palier de 155 mm est construit (12.5X + 0.5X).

Route B — corps 12.5X + tube TV 0.5X (distance de travail maintenue à 77.4 mm)

La route B réduit le grossissement dans la même proportion, mais de l'autre côté : un tube TV 0.5X (75105) entre le corps et la caméra, rien à l'avant. Le corps nu fonctionne de 0.58X à 7.5X à 77.4 ± 2 mm ; la division par deux derrière l'objectif donne 0.29X–3.75X, de 30.3 mm à 2.3 mm horizontalement, de 22.8 mm à 1.8 mm verticalement (calculé). Côte à côte avec la route A, la colonne optique est identique, chiffre par chiffre.

Ce qui diffère, c'est l'endroit où se situe l'optique. Un tube TV est un adaptateur de caméra : il agit sur le cône côté image, derrière le dernier groupe de lentilles, et ne peut pas déplacer le plan focal côté objet. La distance de travail reste de 77.4 mm, tolérance incluse — environ 78 mm de dégagement en moins que la route A (calculé).

Ce que la route B apporte. La chaîne la plus simple : corps, tube, caméra. Pas de verre frontal, pas de longueur supplémentaire devant l'objectif, pas de nouvelle interface d'alignement, et l'encombrement devant la pièce est exactement celui du corps nu, donc un montage conçu pour un simple 12.5X fonctionne toujours. Vous conservez aussi toute l'amplitude 12.5:1 avec un seul adaptateur et sans modification du matériel.

Ce qu'elle coûte. Le dégagement, et seulement le dégagement — mais il est bien réel. Les 77.4 mm doivent couvrir la lumière annulaire, la hauteur de pièce, la sonde et le débattement en Z, avec en plus la tolérance de ±2 mm du corps ; sur une platine mobile, cela devient un calcul de collision.

Deux coûts secondaires s'ensuivent. Les coins : l'extrême grand champ correspond au grossissement le plus faible, là où l'éclairage des coins et le vignettage sont les plus critiques, donc vérifiez la luminosité à 0.29X. La profondeur de champ : la famille 12.5X ne publie aucune profondeur de champ par grossissement, donc rien du chiffre du corps nu ne survit par supposition.

Un détail vaut pour les deux routes 12.5X : la distorsion TV — la distorsion côté image au niveau du capteur — descend jusqu'à 0.001%, ce qui fait qu'un cadre de 30.3 mm est un 30.3 mm fiable jusque dans ses bords.

Route C — corps 4K 1" avec TV 0.5X (une marge pour évoluer)

La route C change de corps plutôt que d'optique frontale. L'objectif zoom industriel 4K PMS-LZH-7505W couvre 0.68X–5.0X à 80 mm sur un capteur 1", avec une résolution publiée de 10.17 µm à 0.68X s'améliorant jusqu'à 2.8 µm, une profondeur de champ de 1.78–0.07 mm et une ouverture numérique de 0.033–0.12. Avec un tube TV 0.5X derrière lui, la plage effective est de 0.34X–2.5X : de 37.6 mm à 5.1 mm horizontalement, de 28.2 mm à 3.8 mm verticalement (calculé sur le capteur de 12.8 × 9.6 mm).

Le caractère diffère. Sur les routes A et B, 30 mm est la limite de la plage : la pièce remplit l'image et chaque réglage zoome vers l'intérieur. Sur la route C, c'est un point intérieur, l'image s'ouvrant jusqu'à 37.6 mm — une marge pour le contour d'un montage, pour la dérive de pièce à pièce sur un convoyeur, ou pour un repère — la marque de référence par laquelle le programme localise la pièce — qui doit rester visible.

Ce qu'elle coûte. Quatre choses :

• Corps et caméra, pas adaptateur : le 12.5X accepte des capteurs jusqu'au 2/3" et un capteur 1" derrière lui vignette, donc une caméra plus grande sur un 12.5X ne peut pas atteindre ces chiffres — le cercle d'image est la contrainte (voir les règles d'appariement capteur et cercle d'image).
• Échantillonnage : avec le tube 0.5X, chaque pixel couvre environ deux fois plus d'objet que sur le corps 4K nu à la même position de zoom (calculé), au prix d'une partie de la résolution plus fine de la gamme 4K.
• Profondeur de champ : la profondeur de champ de 1.78–0.07 mm appartient au corps nu ; la profondeur de champ de la combinaison n'est pas publiée et ne se transfère pas à travers le tube.
• Plafond : 37.6 mm est là où cette route s'arrête, donc une pièce de 60 mm est hors de portée quel que soit le réglage du zoom.

Comparaison des routes : même champ de vision de 30 mm, physique différente

Les trois cadrent une pièce de 30 mm sur leur propre capteur. Le tableau est le résumé honnête le plus court ; les paragraphes qui suivent couvrent ce qu'un tableau ne peut pas montrer.

La profondeur de champ est absente à dessein. La famille 12.5X n'en publie aucune par grossissement, et la profondeur de champ d'une combinaison n'hérite pas d'une optique de base. La route C est la seule avec un domaine publié — 1.78–0.07 mm — et celui-ci décrit le corps 4K nu. Si la profondeur de champ, plutôt que le champ de vision, est votre contrainte déterminante, examinez l'arbitrage dans la comparaison entre zoom et focale fixe.

Le dégagement est le seul vrai séparateur entre A et B. Leurs optiques sont le même chiffre. A, c'est du verre frontal et environ 78 mm de plus ; B, c'est un nez nu et un montage serré. Rien dans la qualité d'image ne les sépare à ce cadrage.

La marge de la route C coûte la plage haute. Elle se réduit à 5.1 mm au zoom maximal tandis que A et B atteignent 2.3 mm. Si un détail de 2 mm à l'intérieur de la zone de 30 mm compte, les routes 12.5X gardent plus de grossissement en réserve.

Si la pièce passe à 60 mm ou se réduit à 15 mm le trimestre prochain

Les tailles de champ évoluent, et une configuration limitée à 30 mm est la façon dont les projets achètent un second objectif six mois plus tard.

La route A est la plus flexible : l'objectif reste en place et seul le tube TV change — un objectif, trois tubes, trois paliers de champ, une seule distance de travail. La route B offre deux paliers, 30.3 et 15.2 mm, parce que 0.5X est déjà le facteur TV le plus bas. La route C a la forme opposée : le réglage unique le plus large, un plafond ferme à 37.6 mm.

Si la pièce de 60 mm exige aussi un long dégagement, aucune des trois ne convient : c'est le palier 0.25X, qui place le corps 12.5X à 297 mm et cadre 60.7 mm avec un tube TV 1X (calculé) — voir l'option 297 mm à longue distance de travail. Pour un balayage de 10 mm à 4 mm, la logique est entièrement différente : un cas traité de champ de vision 10–4 mm.

Ce que 0.29X résout réellement

Le grossissement n'est pas la résolution, et à 0.29X la distinction cesse d'être académique. Les deux routes 12.5X atteignent le cadrage de 30 mm en divisant le grossissement par deux, donc chaque pixel couvre deux fois plus d'objet qu'avec le corps nu à la même position de zoom. Les chiffres publiés décrivent toujours le corps ; l'échantillonnage sur la pièce a changé en dessous.

Lisez cette colonne comme une limite, pas une promesse. Un intervalle d'échantillonnage proche de 26 µm place les détails de cette échelle à la limite de ce que le système sépare ; le contraste, l'angle d'éclairage et l'état de surface décident du reste. Un cadrage de 30 mm est une vue d'ensemble — adapté pour trouver un défaut, localiser une pièce ou lire un repère, inadapté pour juger une rayure de 10 µm. Zoomez à 3.75X et le cadre est de 2.3 mm tandis que la résolution du corps s'améliore à 3.05 µm à partir de 4.5X.

Une précaution qui vaut pour chaque route de cette page : aucune profondeur de champ n'est publiée par grossissement, donc ne transposez jamais un chiffre de corps nu à travers un objectif ou un tube TV.

Quatre erreurs lors d'une sélection par le seul champ de vision

1. Passer à une caméra plus grande pour élargir le champ. Un capteur plus grand n'élargit pas l'image si le cercle d'image ne peut pas le couvrir. Derrière un 12.5X, un capteur 1" vignette ; le champ est plafonné par l'optique, pas par le nombre de pixels. Si vous avez réellement besoin du 1", le corps change aussi — c'est la route C, pas une mise à niveau.

2. Lire le rapport de zoom comme une plage de champ. Un corps 12.5:1 ne démarre pas en grand champ. Son cadrage le plus large sur 2/3" est de 15.2 mm (calculé) et le dézoom ne peut pas le dépasser. Le rapport est une amplitude, pas une portée.

3. Traiter un objectif auxiliaire et un tube TV comme interchangeables. Les deux divisent le grossissement par deux, donc sur le papier ils ressemblent au même achat. Dans le matériel, ils diffèrent sur l'axe qui décide généralement du projet : un objectif modifie la distance de travail, un tube TV jamais. Choisissez l'objectif pour le dégagement.

4. Spécifier un champ de vision sans chiffre d'échantillonnage à côté. Un « champ de vision de 30 mm » ne dit rien de la capacité du système à voir ce qui vous importe. Deux routes au champ identique peuvent différer en dégagement, encombrement, éclairage des coins et comportement de profondeur de champ — rien de tout cela n'est visible dans un titre de fiche technique, et le versant dégagement de cet arbitrage, c'est exactement la distance de travail contre la profondeur de champ.

FAQ : questions sur le champ de vision de 30 mm

Quel objectif donne un champ de vision de 30 mm ?

Trois configurations standards atteignent 30 mm horizontalement : un corps 12.5X avec un objectif auxiliaire 0.5X et un tube TV 1X à 155 mm ; le même corps avec un tube TV 0.5X à 77.4 mm ; ou le corps 4K 1" avec un tube TV 0.5X à 80 mm, où 30 mm se situe à l'intérieur d'une plage de 37.6 à 5.1 mm (calculé).

Comment convertir un champ de vision de 30 mm en exigence de grossissement ?

Divisez la largeur du capteur par le champ cible. Sur un capteur 2/3", cela donne 8.8 mm divisés par 30 mm, soit environ 0.29X (calculé). La démonstration complète et l'arithmétique en direct se trouvent sur la page de la calculatrice de grossissement et de champ de vision et sur l'outil de calcul de champ de vision.

Un corps zoom nu peut-il atteindre 30 mm sur un capteur 2/3" ?

Non. Chaque corps est limité par son grossissement minimal : le 6.5X s'arrête à 12.6 mm, le 12.5X à 15.2 mm et le 14X à 16.0 mm sur 2/3", tous calculés. Atteindre 30 mm signifie diviser le grossissement par deux, avec un objectif 0.5X devant ou un tube TV 0.5X derrière.

Faut-il utiliser un tube TV ou un objectif auxiliaire ?

Utilisez un tube TV lorsque 77.4 mm de dégagement suffisent : il divise le grossissement par deux sans toucher à la distance de travail. Utilisez un objectif auxiliaire lorsque vous avez besoin du palier de 155 mm pour l'éclairage, les sondes ou le dégagement du montage. Les deux donnent le même cadrage de 30 mm, donc la décision relève du dégagement, pas de l'optique.

Quelle distance de travail chaque route donne-t-elle ?

La route A donne 155 mm, fixés par l'objectif 0.5X et inchangés par le zoom ou les changements de tube TV. La route B conserve le chiffre du 12.5X nu de 77.4 mm plus ou moins 2 mm. La route C utilise le corps 4K à 80 mm. Les trois cadrent 30 mm horizontalement sur leur propre capteur.

Que se passe-t-il si la pièce passe à 60 mm le trimestre prochain ?

Sur la route A, remplacez le tube TV 1X par un tube TV 0.5X et la même configuration de 155 mm cadre 60.7 mm (calculé). La route B ne peut pas suivre : 0.5X est déjà le facteur TV le plus bas, donc 30.3 mm est son plafond. La route C s'arrête à 37.6 mm.