Промышленный 4K зум-объектив 0,68×–5,0× для сенсоров до 1″

PMS-LZH-7500D6 – промышленный 4K зум-объектив 0,68×–5,0×

POMEAS PMS-LZH-7500D6 — промышленный 4K зум-объектив с непрерывным изменением увеличения от 0,68× до 5,0× для сенсоров до 1″. Рабочее расстояние постоянно и составляет 80 мм на всём диапазоне, дисторсия ТВ не превышает 0,02 % на каждой указанной ступени, посадка — стандартная C-Mount, полная длина — 328 мм.

Серия LZH создавалась для постов контроля, где одновременно нужны две вещи, которые обычно решают двумя разными объективами: обзор всей платы в широком поле и детальный просмотр небольшого участка. С одним объективом оператор меняет поле, ничего не демонтируя и не перемещая камеру. Производитель указывает, что поле зрения этой серии более чем в 1,45 раза превышает поле традиционной зум-системы.

Обратная сторона известна, и её стоит назвать прямо: в зуме разрешение, глубина резкости и числовая апертура меняются на каждой ступени увеличения. Поэтому ниже приведены параметры каждой ступени, а не одна сводная строка каталога, и поэтому отдельный раздел объясняет, как проверить, покрывает ли нужная ступень минимальный дефект на вашей детали.

Ключевые особенности

Непрерывный зум 0,68×–5,0× при кратности 7,35:1

Изменение плавное, без обязательных дискретных положений. Между широким и длинным концом поле зрения сокращается более чем в семь раз, что позволяет перейти от общего вида платы к наблюдению отдельного компонента без замены оптики. Сравнить другие диапазоны можно в разделе промышленных зум-объективов.

Оптическое разрешение 4K на длинном конце

Разрешение улучшается по мере роста увеличения: 10,17 мкм при 0,68×, 7,46 мкм при 1,0×, 4,19 мкм при 2,0×, 3,05 мкм при 3,0× и 2,8 мкм при 4,0× и 5,0×. Значение 2,8 мкм означает, что предел объектива перестаёт быть определяющим фактором, когда проектируемый на деталь пиксель камеры 1″ больше этой величины. Именно этот критерий позволяет использовать сенсоры высокой плотности, не превращая оптику в узкое место.

Совместимость с сенсорами 1″, 2/3″, 1/2″ и 1/3″

Максимальный формат — 1″. При смене сенсора поле зрения сокращается пропорционально площади сенсора, поэтому один и тот же объектив даёт четыре разных поля в зависимости от камеры. Данные для всех четырёх форматов приведены в таблицах ниже.

Постоянное рабочее расстояние 80 мм

80 мм сохраняются на всём диапазоне увеличения. Практических следствий два: механике поста не нужна ось перефокусировки при каждой смене поля, и между объективом и деталью остаётся место для кольцевой или коаксиальной подсветки и промежуточных кронштейнов.

Дисторсия ТВ менее 0,02 % на всех ступенях

Дисторсия остаётся ниже 0,02 % на указанных ступенях увеличения. Для размерного контроля это сохраняет связь «пиксель — миллиметр» и по краям поля, снижая объём программной коррекции. Если задача — строгое измерение одной детали, стоит сравнить эту позицию с телецентрическими объективами, которые лучше сохраняют масштаб между плоскостями.

Ручное или моторизованное исполнение

Объектив поставляется с ручным или моторизованным приводом. Моторизованная версия позволяет менять увеличение из программного обеспечения машины и повторять положение в рамках рецепта контроля — это необходимо, когда один пост проверяет несколько моделей плат.

Полная длина 328 мм и посадка C-Mount

C-Mount — стандарт промышленных камер. Полную длину 328 мм следует учитывать при расчёте свободного места внутри машины и при проверке пересечений с конструкцией и системой подсветки.

Оптические параметры по ступеням увеличения

Значения взяты из технической документации производителя. Поле зрения указано как горизонтальный и вертикальный размеры наблюдаемой области; диаметр изображения (по диагонали) приведён в исходной таблице для каждой ступени.

Для сенсоров меньшего формата поле сокращается пропорционально размеру сенсора:

Три вывода из этих таблиц объясняют почти всё поведение объектива:

• Глубина резкости падает с 1,78 мм до 0,07 мм между 0,68× и 5,0×. На длинном конце в фокусе остаётся очень узкая полоса. Если на детали компоненты разной высоты, эта ступень может не подойти для контроля всей высоты за один проход.
• Числовая апертура растёт с 0,033 до 0,12, а число F — с 10,3 до 20,6. Это физическая причина, по которой разрешение улучшается с ростом увеличения, и одновременно причина, по которой изображение становится темнее и требует больше света.
• Поле зрения зависит не только от зума, но и от сенсора. Одно и то же увеличение 2,0× даёт 6,4 × 4,8 мм с сенсором 1″ и 2,4 × 1,8 мм с сенсором 1/3″. Выбор увеличения до выбора камеры — самая частая ошибка при подборе.

Технические характеристики

Как проверить, подходит ли объектив для вашей задачи

Шаг 1 — рассчитать поле зрения на нужной ступени

Поле получается делением размера сенсора на увеличение:

Поле (мм) = размер сенсора (мм) ÷ увеличение

Пример с сенсором 1″ (12,8 × 9,6 мм) при 2,0×: 12,8 ÷ 2,0 = 6,4 мм и 9,6 ÷ 2,0 = 4,8 мм. Результат совпадает с таблицей. Повторите расчёт для наименьшего необходимого поля: если результат меньше детали, эта ступень не подходит и нужно либо увеличивать сенсор, либо уменьшать увеличение.

Шаг 2 — рассчитать размер пикселя, проектируемого на деталь

Разрешаемая деталь зависит не только от оптики, но и от дискретизации сенсора. По критерию Найквиста требуется не менее двух пикселей на деталь:

Размер пикселя на детали (мкм) = размер пикселя сенсора (мкм) ÷ увеличение

При увеличении 5,0× пиксель 3,45 мкм проецируется как 0,69 мкм на детали. Сравните это значение с размером минимального дефекта, который нужно обнаружить, и с оптическим разрешением из таблицы (2,8 мкм при 5,0×): реальный предел системы — худшее из двух. Именно этот расчёт решает, нужно ли большее увеличение или камера с более высоким разрешением.

Шаг 3 — проверить глубину резкости на реальной детали

Глубина резкости из таблицы — каталожный ориентир. В машине плоскостность детали, параллельность плоскости изображения и вибрация транспорта уменьшают доступный запас. До фиксации рабочего увеличения стоит проверить на реальной плате, что верхняя и нижняя точки интересующей зоны остаются в фокусе одновременно.

Когда нужен зум, а когда телецентрический объектив с фиксированным увеличением

Если пост должен проверять детали разных размеров или сначала находить, а затем увеличивать, зум избавляет от замены оптики. Если задача — всегда измерять один и тот же размер при одном масштабе, телецентрический объектив 0,5× или телецентрический объектив высокого разрешения 0,3× обычно даёт более стабильный масштаб между плоскостями. Разбор конкретного случая — уменьшение поля уже установленной машины AOI — приведён в статье о переходе AOI с поля 17,3 мм на 12 или 8 мм.

Типичные применения

Контроль AOI печатных плат

Диапазон 0,68×–5,0× позволяет сначала охватить плату целиком на широком конце, а затем рассмотреть паяные соединения, тонкие проводники, разъёмы и дискретные компоненты. Постоянное рабочее расстояние 80 мм оставляет место для кольцевой или коаксиальной подсветки, уже имеющейся в машине.

Контроль полупроводников и электронных компонентов

С оптическим разрешением 2,8 мкм на длинном конце и дисторсией менее 0,02 % объектив подходит для наблюдения рисунков, краёв кристалла, совмещения корпуса и деталей компонентов поверхностного монтажа.

Размерный контроль в двух измерениях

Для размеров на плоской поверхности низкая дисторсия сохраняет соотношение «пиксель — миллиметр» по всему полю. При смене увеличения масштаб нужно калибровать заново, поскольку коэффициент пересчёта на каждой ступени свой.

Посты наблюдения и промышленная микроскопия

Непрерывный диапазон удобен там, где оператор чередует общий вид и деталь без замены объектива: просмотр образцов, документирование дефектов, сравнение обработки поверхности.

Позиционирование и наведение по машинному зрению

Моторизованная версия позволяет менять поле из программы машины, поэтому один пост может находить деталь в широком поле и затем измерять её в узком в пределах одного цикла.

Часто задаваемые вопросы

Каков диапазон увеличения PMS-LZH-7500D6?

Объектив обеспечивает непрерывное увеличение от 0,68× до 5,0× при кратности зума 7,35:1. Изменение плавное, без фиксированных ступеней, а рабочее расстояние остаётся неизменным — 80 мм на всём диапазоне.

Какое поле зрения объектив даёт с сенсором 1″?

С сенсором 1″ поле зрения по горизонтали и вертикали составляет от 18,82 × 14,12 мм при 0,68× до 2,56 × 1,92 мм при 5,0×. Промежуточные значения: 12,8 × 9,6 мм при 1,0×, 6,4 × 4,8 мм при 2,0×, 4,27 × 3,2 мм при 3,0× и 3,2 × 2,4 мм при 4,0×.

Меняется ли рабочее расстояние при изменении увеличения?

Нет. Рабочее расстояние постоянно и равно 80 мм на всех ступенях увеличения. Поэтому при смене поля зрения не нужно перемещать камеру или кронштейн детали — это упрощает механику поста контроля.

Какое разрешение обеспечивается на каждой ступени?

Указанное производителем оптическое разрешение составляет 10,17 мкм при 0,68×, 7,46 мкм при 1,0×, 4,19 мкм при 2,0×, 3,05 мкм при 3,0× и 2,8 мкм при 4,0× и 5,0×. Значение улучшается с ростом увеличения и не зависит от сенсора.

Почему глубина резкости так сильно падает на длинном конце?

Глубина резкости снижается с 1,78 мм при 0,68× до 0,07 мм при 5,0×, тогда как числовая апертура растёт с 0,033 до 0,12. Это обычное поведение оптической системы: чем выше увеличение, тем уже диапазон расстояний, остающихся в фокусе. Для деталей разной высоты глубину резкости следует проверять на реальной плате до выбора рабочего увеличения.

Есть ли моторизованная версия?

Да. Производитель поставляет объектив с ручным или моторизованным приводом. Моторизованная версия позволяет менять увеличение из программного обеспечения машины и повторять одно и то же положение в рамках рецепта контроля.

Чем он отличается от PMS-LZH-7500?

Оба варианта имеют одну и ту же заявленную оптическую схему: 0,68×–5,0×, рабочее расстояние 80 мм, сенсоры до 1″ и дисторсия ТВ менее 0,02 %. Различие — в комплектации и коде заказа. Если объектив выбирается для новой машины, стоит уточнить у POMEAS, какая позиция соответствует ручному исполнению, а какая — моторизованному.

Какие данные нужны для подтверждения конфигурации?

Модель и размер сенсора камеры, требуемое поле зрения в наиболее критичной точке, доступное рабочее расстояние, размер минимального обнаруживаемого дефекта, высота компонентов над платой, предполагаемый тип освещения и требование к способу изменения увеличения — ручной или моторизованный.

Можно ли использовать объектив с сенсорами 2/3″, 1/2″ или 1/3″?

Да. Объектив рассчитан на сенсоры до 1″ и содержит данные поля зрения для форматов 2/3″, 1/2″ и 1/3″. При уменьшении сенсора поле зрения сокращается пропорционально, поэтому необходимое увеличение для конкретной детали тоже меняется.

Нужно подтвердить конфигурацию?

Чтобы рекомендовать конкретную ступень увеличения, стоит вместе проверить сенсор камеры, требуемое поле зрения в самой критичной точке, доступное свободное расстояние, размер минимального дефекта и требование к способу изменения увеличения — ручной или моторизованный. Задачу можно изложить на странице контактов POMEAS.