Телецентрический объектив с коаксиальным освещением: когда нужно и как выбрать

Краткий ответ: встроенное коаксиальное освещение решает конкретную задачу: плоские зеркальные детали — пластины, стекло, полированный металл, плёнка, — на которых боковой свет даёт блики, скрывающие кромку. При освещении по той же оси, по которой смотрит объектив, зеркальное отражение возвращается в камеру и фон выглядит равномерным, а наклонная кромка — тёмной. Оптика та же, что у стандартной версии; меняется только путь света.

Исполнения с коаксиальной подсветкой есть на нескольких увеличениях; конкретные модели с рабочим расстоянием и разрешением — здесь:

• 0,5X: 6 моделей, поле 17,60 × 13,20 мм
• 1,5X: 5 моделей, поле 5,87 × 4,40 мм
• 1,0X: 9 моделей, поле 8,80 × 6,60 мм
• 2,0X: 10 моделей, поле 4,40 × 3,30 мм

Какую задачу он решает

На полированной поверхности свет кольца или линейки приходит под углом и отражается мимо объектива, оставляя поверхность тёмной, либо попадает прямо в объектив и засвечивает её. Контраст тогда зависит от ориентации детали и меняется от детали к детали. При коаксиальном освещении угол падения нормален к поверхности, отражение возвращается тем же путём, и уровень серого стабилен.

Второй эффект важен именно для измерений: скошенная кромка или фаска отражает свет мимо оси и выглядит тёмной на светлом фоне. Трудная кромка превращается в кромку высокого контраста — то, что нужно субпиксельному детектору.

Как узнать в каталоге

В семействе LTCM коаксиальные версии имеют букву C в конце обозначения: PMS-LTCM05-110C против PMS-LTCM05-110. У них совпадают увеличение, рабочее расстояние и максимальный сенсор, поэтому замена прямая, если позволяет компоновка. Корпус коаксиальной версии немного длиннее и толще, так как вмещает светоделитель и порт подсветки.

Практическая проверка — сравнить описания: если у коаксиальной модели то же увеличение и то же рабочее расстояние, разница изображения при выключенном свете минимальна; при включённом распределение света меняется полностью.

Ограничение, которое почти никто не смотрит: диаметр окна

Коаксиальный свет входит через боковой порт и вводится в ось светоделителем. У светоделителя ограниченный рабочий диаметр: если поле больше освещённого окна, коаксиальная подсветка освещает центр и оставляет край тёмным. На больших полях равномерность теряется, и нужно возвращаться к подсветке на просвет.

Правило: сравнивать заявленный диаметр освещения с реальным полем, а не с номинальным полем модели. Если разница на краю меньше 10 %, стоит запросить образец и измерить равномерность до фиксации конструкции.

Когда подсветка на просвет лучше

Если измеряется контур непрозрачной детали, подсветка на просвет даёт больше контраста и равномерности, чем любой коаксиальный вариант, и стоит дешевле. Коаксиальный выигрывает, когда деталь прозрачна, когда нужно увидеть маркировку или гравировку на поверхности, или когда механика не позволяет поставить свет сзади.

Для деталей с рельефом и смешанными поверхностями — полированный металл с матовыми зонами — обычно сочетают коаксиальный свет с рассеянным боковым, а пропорцию подбирают по пробным изображениям, а не по описанию.

Семь позиций семейства

В таблице — модели 110 мм, чаще всего применяемые на измерительных постах; коаксиальные версии существуют для каждой с суффиксом C.

Частые вопросы

Теряет ли коаксиальная версия разрешение?

Заметно — нет. Светоделитель даёт потерю света примерно вдвое и небольшое падение контраста, но оптическая схема и разрешение те же. Меняется требуемая мощность источника.

Можно ли добавить коаксиальное освещение к стандартному объективу?

Эквивалентно — нет. Внешний коаксиальный осветитель на корпусе работает только при наличии подготовленного порта; в стандартном объективе нет внутреннего светоделителя, и свет не попадает на ось.

Какой источник использовать?

Мощный белый источник с волоконным жгутом или светодиод высокой мощности. Поскольку светоделитель теряет около половины света, источник берут с запасом и контролируют стабильность: колебания интенсивности сдвигают порог детектора кромки.

Работает ли на прозрачных деталях?

Да, это один из лучших случаев: на стекле или плёнке коаксиальный свет выявляет маркировку или внутренний дефект, не давая фону скрыть информацию, при условии что поверхность не настолько изогнута, чтобы уводить отражение за пределы апертуры.

Заменяет ли коаксиальный свет подсветку на просвет?

Нет. Для измерения контуров непрозрачных деталей подсветка на просвет остаётся лучше по контрасту и равномерности. Коаксиальный свет дополняет, а не заменяет.

Смотрите также

• Руководство по выбору телецентрических объективов
• Что такое телецентрический объектив
• Телецентрик против FA-объектива
• Расчёт увеличения и поля зрения