Lente zoom de distancia de trabajo 300 mm (0.25X, WD 297 mm)

Cómo un cuerpo zoom 12.5X más un objetivo auxiliar 0.25X alcanza unos 300 mm de separación como lente zoom de larga distancia de trabajo, y por qué el techo del campo lo pone el sensor.

Dos preguntas deciden si una configuración de 297 mm es la adecuada. ¿Puede la máquina acercar una lente a la pieza? Eso es el espacio libre, que se responde en milímetros de aire. ¿Puede la óptica resolver lo que usted necesita? Eso es el muestreo, y se vuelve más difícil cuanto más atrás se coloca la lente.

Cuando 77–155 mm no bastan: qué le aportan ~300 mm de WD

El cuerpo 12.5X desnudo se queda en 77.4 ± 2 mm. El objetivo 0.5X lo lleva a 155 mm. Cuando una célula necesita en cambio una lente zoom de larga distancia de trabajo, el objetivo 0.25X devuelve ese mismo cuerpo a 297 mm, el valor de catálogo más cercano a los 300 mm redondos.

Esa separación no aporta ninguna ventaja óptica. Aporta la posibilidad de tomar la imagen siquiera:

• Un hueco que ya existe. Una ventana de protección, un visor o un protector contra salpicaduras.
• Espacio para la iluminación. Una luz anular, de barra o coaxial que no debe tocar ninguna de las dos superficies.
• Material en movimiento. Una banda, un rollo, un carro o un brazo robótico que cruza el campo.
• Calor. Una pieza aún caliente en la inspección, y una lente que debe mantenerse despejada.
• Interferencia mecánica. Pinzas, segundas herramientas, paredes de utillaje diseñadas antes que la lente.

La calidad de imagen no está en esa lista. Una configuración de 297 mm no es más nítida que una de 155 mm: es la misma cadena desplazada hacia atrás, y la factura llega más abajo.

La configuración de 297 mm: cuerpo 12.5X + objetivo auxiliar 0.25X

Una sola combinación da 297 mm: el cuerpo PMS-LZL-12101 con el objetivo auxiliar 0.25X (SKU 752025). El cuerpo fija el aumento, la resolución y la compatibilidad con el sensor; el objetivo fija la distancia de trabajo.

Datos publicados del 12.5X: 0.58X–7.5X; distancia de trabajo 77.4 ± 2 mm sin accesorio; sensor hasta 2/3 de pulgada; resolución de 13 µm a 0.58X que mejora hasta 3.05 µm a partir de 4.5X; apertura numérica 0.025–0.11; distorsión TV de hasta 0.001%.

Y luego está la regla que pilla a más de uno. Con el objetivo montado, la distancia de trabajo queda bloqueada en 297 mm. El zoom cambia el aumento y el campo. El tubo TV cambia el aumento y el campo. Ninguno de los dos mueve la separación. En la cadena de clase A, el objetivo es la única palanca de distancia de trabajo que usted tiene.

Las cifras siguientes se calculan como 0.58X–7.5X × 0.25X × factor TV, con HFOV = ancho del sensor ÷ aumento efectivo sobre 8.8 × 6.6 mm; 297 mm es la distancia de trabajo publicada.

El tubo TV es una palanca de 4× sobre el campo de visión con coste cero de separación: el ajuste más barato de todos y el que más a menudo se elige al final. Contexto: qué cambia un objetivo auxiliar y qué deja intacto.

Hasta dónde puede llegar realmente el campo de visión a 297 mm

Lo más amplio es objetivo 0.25X más tubo TV 0.5X: 0.0725X de aumento efectivo mínimo, que reparte el ancho de sensor de 8.8 mm en 121.4 mm y su altura en 91.0 mm (calculado). Con el zoom a tope, el conjunto se estrecha a 9.4 × 7.0 mm (calculado).

Esos 121.4 mm no los crea la separación. Son tres límites de hardware —zoom 0.58X, objetivo 0.25X, tubo TV 0.5X— aplicados a un sensor de 8.8 mm. Aumente la separación con otra óptica frontal y el techo no se mueve, porque la distancia no está en la ecuación: campo de visión = ancho del sensor ÷ aumento efectivo.

Así que una especificación que pida 200 mm de cobertura a 300 mm no se puede cumplir aquí: el techo aritmético es 121.4 mm (calculado). Las reglas que hay detrás de ese techo se explican en la regla del círculo de imagen en detalle.

Una advertencia de familia: el factor 0.25X no da 297 mm en todos los cuerpos; la tabla del 6.5X/K indica 240 mm. La cifra de 297 mm es exclusiva del 12.5X, así que cite cuerpo y objetivo juntos.

El precio del 0.25X: resolución, luminosidad y DOF

Un objetivo desmagnificador es un intercambio, no una mejora.

Muestreo. El objetivo 0.25X divide el aumento efectivo por cuatro, de modo que un detalle dado cae sobre cuatro veces menos píxeles del sensor en cada dirección. La resolución publicada del 12.5X escala igual, al estar referida al lado del objeto (calculado).

Con el zoom mínimo, el objetivo 0.25X desplaza el límite de muestreo en el lado del objeto de 13 µm a aproximadamente 52 µm (calculado). Las filas de la tabla son esa aritmética aplicada a cada nivel: la resolución publicada del cuerpo —13 µm a 0.58X, 3.05 µm a partir de 4.5X— dividida por el factor del objetivo. La visibilidad real de un defecto depende también de la iluminación, el contraste y el muestreo de píxeles. Un trabajo que necesite detalles de 20 µm con holgura no debería planificarse con esta ruta en zoom mínimo.

Luminosidad. La óptica frontal 0.25X recoge la luz en un ángulo más estrecho que el extremo frontal desnudo, así que llega menos luz por unidad de área al sensor aunque el campo se haya ensanchado. Prevea más iluminación de la que necesitaba el cuerpo desnudo y cuente con exposiciones más largas que penalizan el rendimiento. Véase cómo cambia la luminosidad con el aumento.

Profundidad de campo. POMEAS no publica la profundidad de campo para combinaciones con objetivo, y el dato del cuerpo no se traslada: en el 12.5X no se publica por aumento en absoluto. Confírmela para su conjunto exacto: distancia de trabajo frente a profundidad de campo, mejorar la profundidad de campo en una célula real.

297 mm frente a 155 mm frente a 93 mm: cómo elegir su nivel

Tres objetivos, tres separaciones, un cuerpo. Elija el nivel por el espacio libre del que dispone, no por el campo que desea: el tubo TV fija el campo después. Campos calculados con TV 1X sobre 2/3 de pulgada; las distancias de trabajo son las publicadas.

Dos cosas que la tabla oculta. Pasar de 0.25X a 0.5X duplica el aumento y reduce a la mitad el campo en cualquier posición de zoom. Y todos los niveles conservan el mismo recorrido de zoom, así que la banda solo se desplaza, nunca cambia de forma.

La regla que ahorra dinero: si su espacio libre es de 160 mm, no compre 297 mm por seguridad. Una separación mayor no es una lente más segura: cuesta muestreo y luminosidad, y solo compra aire. El nivel intermedio se desarrolla en configuraciones de distancia de trabajo 155 mm.

El rango de aumento que conserva con 0.25X

Se tiende a suponer que un objetivo 0.25X acaba con el rango de zoom. No es así. Desplaza el rango hacia abajo cuatro veces y deja intacto el recorrido: 0.58X–7.5X pasa a 0.145X–1.875X, la misma amplitud a un cuarto del tamaño (calculado).

Eso importa sobre todo a 300 mm, porque usted puede seguir haciendo zoom: empezar abierto para localizar la pieza, acercarse para leer una marca o revisar una junta, y no mover nunca la cámara.

Posicione la banda con el tubo TV. Un tubo 0.5X da 0.0725X–0.9375X y 121.4 → 9.4 mm para escaneo de gran superficie. Un tubo 1X da 0.145X–1.875X y 60.7 → 4.7 mm como opción por defecto. Un tubo 2X da 0.29X–3.75X y 30.3 → 2.3 mm cuando el detalle importa más que la superficie (calculado, 2/3 de pulgada). Un campo objetivo de 30 mm mantiene la separación larga solo en esa ruta 2X; comparado en configuraciones de FOV 30 mm.

El tubo 2X no aporta resolución, eso sí: amplía un campo que el objetivo ya había muestreado.

Sensor y círculo de imagen: por qué una cámara de 1 pulgada es la mejora equivocada

Si 121.4 mm no es suficiente, el instinto dice sensor más grande: 1 pulgada son 12.8 × 9.6 mm, unos 176.6 mm de campo a 0.0725X (calculado). Ese campo de 176.6 mm no se puede recoger: el cuerpo 12.5X admite hasta 2/3 de pulgada, y un sensor de 1 pulgada produce viñeteado.

Así que el techo de campo a 297 mm lo fija el círculo de imagen —el círculo de luz que la lente proyecta sobre el sensor—, no la distancia.

Mejorar la cámara aquí empeora la imagen. Un sensor de 1 pulgada añade esquinas oscuras, no campo, y las esquinas son donde está su pieza. Las reglas, en emparejamiento de sensor de cámara y círculo de imagen; el modo de fallo, en viñeteado de esquinas a bajo aumento. Si la cobertura de 1 pulgada es obligatoria, la respuesta es un cuerpo diseñado para ello, y los 297 mm salen de la ecuación: véase la guía de configuración.

Aplicaciones de larga distancia de trabajo: qué justifica 297 mm

297 mm no es una opción por defecto. Estos tipos de proceso muestran dónde se sostiene el motivo.

• Piezas calientes o en enfriamiento. Fundiciones, cordones de soldadura, vidrio y metal conformado aún calientes en la inspección, donde la separación mantiene la óptica fuera de la columna de calor.
• Material en movimiento. Bandas, rollos, flejes y chapa, donde la lente debe quedar despejada de la trayectoria.
• Conjuntos energizados. Módulos de batería, barras colectoras y conectores de alta tensión, donde la separación es también un requisito de seguridad.
• Utillajes ya comprometidos. Células diseñadas en torno a 250–300 mm antes de que existiera el sistema de visión.
• Ventanas de protección y zonas sucias. El grosor de la ventana consume separación; las líneas de fundición, refrigerante y lavado consumen los elementos frontales.

Dónde no es la opción: defectos en los límites de la tabla de muestreo, y células realmente de 150 mm de profundidad. Una configuración de 297 mm resuelve el espacio libre, no la resolución. Para detalle de micras la ruta es un conjunto APO de alto aumento, tratado en lentes zoom con objetivos metalográficos APO.

Lista de comprobación antes de pedir 297 mm

1. Mida el hueco real. De la referencia frontal del objetivo a la superficie de la pieza, en el peor caso del ciclo, no el valor nominal del CAD.
2. Reste lo que ocupa el hueco. Ventana, film, guía de luz, boquilla. Todo lo que hay entre el objetivo y la pieza es separación ya consumida.
3. Confirme el sensor. 2/3 de pulgada es el mayor que funciona. Una cámara de 1 pulgada viñetea haga lo que haga la aritmética.
4. Compruebe el muestreo con honestidad. Compare su defecto más pequeño con los límites anteriores y decida después si acercar el zoom le lleva hasta ahí.
5. Elija el tubo TV al final. Selecciónelo en función del campo objetivo, una vez fijado el nivel de separación.
6. Decida manual, motorizado o de riel. A 297 mm la lente queda lejos del operador: compare lentes zoom manuales frente a motorizadas y el cuerpo de riel LZLG-12104-A.
7. Pida a POMEAS que confirme la profundidad de campo de la combinación, el SKU del objetivo y el plan de iluminación.

Siguiente paso: consulte la ficha de la lente zoom continua LZL-12101 12.5X y envíe después a POMEAS su espacio libre, el formato de sensor y el defecto más pequeño.

FAQ: preguntas sobre larga distancia de trabajo

¿Qué lente da unos 300 mm de distancia de trabajo?

El cuerpo zoom continuo 12.5X con un objetivo auxiliar 0.25X: la distancia de trabajo publicada para esa combinación es 297 mm, la cifra de catálogo más cercana a 300 mm. Ningún cuerpo zoom desnudo alcanza 300 mm por sí solo.

¿Cómo se consigue un campo de visión amplio con una larga distancia de trabajo?

Combine el factor de objetivo más bajo con el factor TV más bajo. Un objetivo 0.25X más un tubo TV 0.5X da 0.0725X de aumento efectivo mínimo y un campo horizontal de 121.4 mm sobre un sensor de 2/3 de pulgada, calculado a partir del ancho de sensor de 8.8 mm.

¿Qué efecto tiene un objetivo auxiliar 0.25X sobre el aumento y el FOV?

Divide el aumento efectivo por cuatro en cualquier posición de zoom y cuadruplica el campo, a la vez que fija la distancia de trabajo en 297 mm. El muestreo en el lado del objeto también se cuadruplica, de modo que el mismo detalle se resuelve con menos finura que a 155 mm.

¿Por qué un sensor más grande no da aquí un campo de visión más amplio?

Porque el cuerpo 12.5X admite sensores de hasta 2/3 de pulgada únicamente. Un sensor de 1 pulgada calcularía unos 176.6 mm de campo a 0.0725X, pero sus esquinas quedan fuera del círculo de imagen y producen viñeteado, así que ese ancho extra no se puede aprovechar.

¿Es 297 mm la elección correcta para objetivos calientes o en movimiento?

Sí, cuando la separación es la restricción real. Piezas calientes, bandas en movimiento, conjuntos energizados y células con ventana de protección son los motivos clásicos para irse a 297 mm. Si la pieza es pequeña y estática, 155 mm suele muestrear mejor.

¿Qué pierdo si elijo la ruta 0.25X?

Muestreo en el lado del objeto, luminosidad de imagen y margen de campo de visión. Con el zoom mínimo, el límite en el lado del objeto pasa de 13 µm a aproximadamente 52 µm (calculado), y la apertura reducida exige más iluminación de la que necesita el cuerpo desnudo.

Relacionado: el cuerpo zoom coaxial LZL-12101