Guide de configuration des objectifs zoom pour vision industrielle | 4 voies

Quatre chemins vers la même configuration d'objectif zoom pour vision industrielle — cette page vous oriente vers celui qui correspond au chiffre que vous avez déjà.

Commencez ici : dans laquelle de ces quatre situations êtes-vous ?

Les demandes concernant les objectifs zoom arrivent avec un chiffre en annexe : un dégagement issu du dessin du montage, une largeur de pièce issue du plan qualité, ou une caméra achetée le trimestre dernier et déjà boulonnée sur un support. Le chiffre que les gens avancent spontanément est rarement celui qui devrait décider de la configuration.

Commencez par le chiffre le plus difficile à déplacer, car les deux autres peuvent généralement être ajustés. Une mise en garde avant les tableaux : un grossissement calculé n'est pas un résultat mesuré, et une résolution publiée est une limite optique, pas une promesse concernant votre éclairage.

Comment la configuration d'un objectif zoom verrouille grossissement, champ de vision et distance de travail

Trois chiffres décrivent un montage zoom, et deux seulement sont libres. C'est pourquoi la configuration paraît plus difficile qu'elle n'en a l'air.

Sur la voie standard POMEAS — corps zoom, objectif auxiliaire, tube TV, la combinaison que POMEAS documente comme la chaîne classe A — la relation est multiplicative :

grossissement effectif = zoom de base × facteur d'objectif × facteur TV

Le champ de vision découle ensuite du capteur : HFOV = largeur du capteur ÷ grossissement effectif, et le VFOV utilise la hauteur du capteur. Un capteur 2/3 pouce mesure 8.8 × 6.6 mm ; un capteur 1 pouce mesure 12.8 × 9.6 mm.

La voie APO ajoute un facteur de relais : grossissement effectif = facteur TV × zoom × grossissement APO × 0.55. Le 0.55 est le facteur de relais confirmé avec les clients pour cette combinaison. C'est pourquoi un objectif APO 5X derrière un tube TV 1X ne se comporte pas comme un simple 5X, et pourquoi la distance de travail sur cette voie appartient entièrement à l'objectif. Les démonstrations se trouvent sur la page de la matrice APO.

Voie 1 — Vous connaissez votre distance de travail

Le corps 12.5X offre sept positions d'objectif, chacune correspondant à un dégagement précis.

• Étape 1. Trouvez la ligne qui dégage votre montage sans le dépasser.
• Étape 2. Lisez la plage de grossissement qu'elle laisse avec un tube TV 1X monté.
• Étape 3. Si deux lignes dégagent le montage, choisissez selon la résolution et la profondeur de champ.

Le tableau est calculé à partir de la plage zoom publiée du 12.5X, de 0.58X–7.5X, avec un tube TV 1X sur un capteur 2/3 pouce (8.8 × 6.6 mm). La distance de travail est un chiffre publié de l'objectif.

Deux lignes portent l'essentiel. La ligne 155 mm est le choix équilibré pour la plupart des cellules : de la place pour un éclairage annulaire, une plage utilisable, un champ allant de 30 mm à 2.3 mm. La ligne 297 mm existe quand quelque chose se trouve sur le chemin — la chaleur, un axe mobile, un porte-pièce volumineux. Lisez le montage à distance de travail de 155 mm et la voie à ~300 mm de distance de travail pour les compromis à chaque palier.

Voie 2 — Vous connaissez votre champ de vision

Remonter depuis un champ prend trois lignes : grossissement effectif requis = largeur du capteur ÷ HFOV visé ; trouver le produit objectif × tube TV qui l'atteint ; confirmer que la combinaison reste dans le cercle d'image de votre capteur.

C'est à la deuxième ligne que les projets calent. Aucun corps zoom seul n'atteint un champ de 30 mm sur 2/3 pouce : le 6.5X démarre à 0.7X, soit 12.6 mm, et le 12.5X démarre à 0.58X, soit 15.2 mm (calculé). Les deux sont déjà plus étroits que la pièce, donc le champ doit s'acheter avec de l'optique frontale.

Trois voies couvrent ensuite la cible de 30 mm : un objectif auxiliaire 0.5X à 155 mm, un tube TV 0.5X à 77.4 mm, ou un corps 4K sur un capteur 1 pouce atteignant 37.6 → 5.1 mm avec un tube TV 0.5X (calculé). Elles diffèrent par le dégagement et par la marge laissée pour évoluer.

La comparaison — y compris ce qui se passe quand la pièce du trimestre prochain fait 60 mm — se trouve sur la page de sélection inverse par champ de 30 mm. Pour l'arithmétique, la démonstration pas à pas du calculateur de grossissement et de champ de vision montre chaque étape et l'outil de calcul de champ de vision traite les tailles de capteur habituelles.

Voie 3 — Vous avez besoin d'un fort grossissement pour les microdéfauts

Quand l'exigence porte sur un petit défaut plutôt que sur une grande pièce, la question passe de la quantité de champ à la quantité de détail que la chaîne optique peut fournir. C'est un chiffre publié, à lire avant d'appliquer le moindre multiplicateur.

Le point de rupture est facile à énoncer. Un corps zoom est le bon outil tant que le détail reste plus grossier que son meilleur chiffre publié — 3.05 µm pour le 12.5X à partir de 4.5X, 2.80 µm pour le 14X. En dessous, l'optique frontale ne peut pas créer une information que l'objectif ne porte pas.

Deux règles maintiennent les chiffres honnêtes. Les chiffres de résolution sont des limites optiques, donc la visibilité dépend aussi de l'échantillonnage, du contraste et de l'éclairage — un objectif 50X ne garantit pas qu'un défaut de 0.5 µm sera détecté. Et la profondeur de champ s'effondre à mesure que l'on monte, de 91 µm à 2X à 0.9 µm à 50X.

Faites passer le changement de classe par la matrice de configuration APO, et lisez pourquoi le grossissement n'est pas la résolution avant de supposer que plus de grossissement est la réponse.

Voie 4 — Vous avez déjà une caméra

Un capteur 2/3 pouce est le point de conception des corps 6.5X, 12.5X et 14X, tous spécifiés pour 2/3 pouce. Un capteur 1 pouce se place derrière le corps 4K 7.5X, spécifié pour 1 pouce. Un capteur 1 pouce derrière un corps 2/3 pouce vous donne un champ plus large sur le papier et des coins sombres en pratique.

La deuxième vérification est le plafond de champ : largeur du capteur divisée par le grossissement effectif minimal, et non la distance de travail. Un retrait plus long élargit l'espace, pas le champ — l'objectif 0.25X à 297 mm avec un tube TV 1X, et l'objectif 0.5X à 155 mm avec un tube TV 0.5X, aboutissent tous deux à 0.145X–1.875X et 60.7 → 4.7 mm (calculé).

Travaillez l'appariement capteur et cercle d'image avant d'arrêter la conception du support, et consultez la page des 300 mm là où un retrait plus long est inévitable.

Aide-mémoire des corps zoom : 6.5X vs 12.5X vs 14X vs 4K

Quatre corps couvrent presque toutes les demandes classe A. Tous les chiffres ci-dessous sont des spécifications publiées, pas des calculs.

Deux lectures se trompent souvent. La résolution du 12.5X est de 13 µm à 0.58X, s'améliorant à 3.05 µm à partir de 4.5X — et non 11.18 µm, qui appartient au 6.5X. Et « 14X » est le rapport de zoom, pas un grossissement de 14×. Le 12.5X maintient aussi la distorsion TV — la distorsion côté image au niveau du capteur — sous 0.001%, ce qui compte quand vous mesurez plutôt que vous cherchez.

Pour une comparaison approfondie au niveau des corps, lisez le guide de sélection 6.5X vs 12.5X.

Pages des corps : 12.5X LZL-12101, 6.5X LZ-650104, 14X zoom continu, 4K PMS-LZH-7505W.

Objectif auxiliaire ou tube TV : deux réglages différents

Les deux multiplient le grossissement, d'où la confusion. Un seul éloigne l'objectif de la pièce.

Si la contrainte est le dégagement, il vous faut l'objectif. Si le champ est mauvais et que le retrait fonctionne déjà, le tube TV déplace le grossissement sans reconcevoir le support. Les deux amènent un corps 12.5X à environ 0.29X–3.75X, mais un seul amène l'objectif à 155 mm.

Une mise en garde sur le mélange des familles. Le tableau de distance de travail de la famille 12.5X et l'abaque générique des familles 6.5X et K ne sont pas interchangeables : 0.25X donne 297 mm contre 240 mm, et 0.5X donne 155 mm contre 135 mm. Citez le tableau de votre corps. Les explications sont dans ce qu'est une lentille auxiliaire.

La carte continue de configuration : du champ de 121 mm jusqu'au sous-millimètre

Les lignes classe A ci-dessous sont calculées ; les lignes APO utilisent le facteur de relais 0.55. Toutes sont en 2/3 pouce sauf mention contraire.

Deux limites à la lecture de la carte. La profondeur de champ n'est pas publiée pour ces combinaisons et ne se transfère pas depuis l'optique de base, donc le chiffre de 1.9–0.1 mm d'un corps ne peut pas être reporté dans une configuration empilée. Et la distance de travail APO est fixée par l'objectif : un objectif 50X vous maintient à 13 mm de la pièce, quel que soit le facteur TV.

Ce que chaque étape coûte : profondeur de champ, luminosité et résolution

Chaque action ici apporte un gain et le facture, et ces coûts expliquent pourquoi deux configurations aux champs identiques se comportent différemment sur une ligne.

La luminosité est le coût que l'on sous-estime. Un grossissement effectif plus élevé répartit la même lumière de l'objet sur une image plus grande, donc elle est plus sombre par unité de surface. À faible grossissement, l'inverse se manifeste par une atténuation des coins avant que le centre ne s'assombrisse.

La profondeur de champ a une réponse nette et une réponse floue. Nette : la profondeur de champ publiée appartient à un corps ou à un objectif seul. Floue : personne ne publie la profondeur de champ de chaque combinaison empilée, donc une configuration importante doit être confirmée. Lisez comment distance de travail et profondeur de champ se compensent.

Manuel, motorisé ou sur rail : quand le choix compte

La décision optique n'est pas terminée tant que l'entraînement n'est pas choisi, car c'est lui qui détermine si un réglage de grossissement peut être répété.

L'entraînement tranche aussi entre crans et continu : un corps à crans offre des positions cliquables répétables quand les opérateurs changent le grossissement à la main, un corps continu laisse un contrôleur se placer n'importe où dans la plage. Notez aussi que le corps 6.5X manuel se situe à 87 ± 2 mm et le motorisé à 82 ± 2 mm — 5 mm qui comptent dès qu'une plaque caméra fixe entre dans la conception. Les détails sont dans le choix entre zoom manuel et motorisé et le guide complet du zoom motorisé.

Quatre exemples détaillés, un par voie

Voie 1 — la distance de travail d'abord. Un montage laisse environ 150 mm de dégagement et la pièce fait 40 mm de large. Une seule ligne de palier le dégage sans gaspiller le retrait : l'objectif 0.5X à 155 mm, qui garde de la place pour un éclairage annulaire et un support court. Avec un tube TV 1X, le grossissement effectif donne 0.29X–3.75X (calculé) et le champ horizontal va de 30.3 mm à 2.3 mm — ce qui ne contient pas une pièce de 40 mm au grand angle. Passer à un tube TV 0.5X donne 0.145X–1.875X et 60.7 → 4.7 mm (calculé). Même 155 mm, problème de champ résolu, échantillonnage côté objet divisé par deux, et rien d'autre ne bouge dans le montage.

Voie 2 — le champ de vision d'abord. La pièce fait 30 mm de large et la cellule est exiguë, donc le dégagement ne peut pas acheter le champ. Trois lignes d'arithmétique : 8.8 ÷ 30 ≈ 0.29X. Aucun corps seul ne l'atteint, puisque le 12.5X s'arrête à 0.58X et un champ de 15.2 mm, et le 6.5X s'arrête à 12.6 mm. Deux voies aboutissent à 0.29X–3.75X et 30.3 → 2.3 mm (calculé) : l'objectif 0.5X à 155 mm, ou le tube TV 0.5X à 77.4 mm sans aucune optique frontale. Les deux contiennent la pièce. Elles diffèrent par le dégagement, l'échantillonnage côté objet et la course de zoom conservée pour le prochain changement.

Voie 3 — le grossissement d'abord. L'exigence est un détail plus fin que le meilleur cas de 3.05 µm du corps 12.5X, donc l'optique frontale n'y remédiera pas et la classe doit changer. Un corps 6.5X avec un objectif APO 5X et un tube TV 1X donne 1.925X–12.375X (calculé), une distance de travail de 35 mm et un champ horizontal de 4.6 → 0.7 mm. La profondeur de champ de l'ensemble empilé n'est pas publiée, donc budgétez-la à partir de l'objectif et vérifiez avant la validation. Un APO 50X derrière un tube TV 2X atteint 38.5X–247.5X (calculé) à 13 mm, avec un champ de 0.23 → 0.04 mm, et la profondeur de champ propre de l'objectif devient la limite de l'enveloppe de travail.

Voie 4 — la caméra d'abord. Une caméra 2/3 pouce est déjà sur le support, donc le corps 12.5X est spécifié pour exactement ce capteur et le champ découle de l'optique frontale choisie par la voie 1 ou la voie 2. Une caméra 1 pouce est déjà sur le support, donc elle se place derrière le corps 4K 7.5X : avec un tube TV 0.5X, ce montage donne 0.34X–2.5X et 37.6 → 5.1 mm en horizontal (calculé). Placer cette même caméra 1 pouce derrière un corps 2/3 pouce est la seule combinaison à éviter, car les coins s'assombrissent avant que le champ ne devienne utile — et aucune course de zoom ne les récupère. C'est le choix du capteur, et non celui de l'objectif, qui fixe ce plafond.

FAQ : les questions de configuration que les ingénieurs posent réellement

Je ne connais que ma distance de travail. Par où commencer ?

Utilisez le tableau des paliers du corps 12.5X et choisissez l'objectif dont la distance de travail publiée dégage votre montage sans gaspiller le retrait : 0.25X donne 297 mm, 0.5X donne 155 mm, 0.75X donne 93 mm, 1X donne 77.4 mm. Lisez ensuite la plage de grossissement que cette ligne laisse avec un tube TV 1X. Ces chiffres sont calculés, et non mesurés.

Je connais seulement le champ de vision dont j'ai besoin. Quelle voie convient ?

Voie 2. Divisez la largeur du capteur par le champ visé : sur 2/3 pouce, 8.8 mm divisés par un champ de 30 mm donnent environ 0.29X. Trouvez ensuite le produit objectif × tube TV qui l'atteint. Aucun corps zoom seul n'atteint 30 mm sur 2/3 pouce, car le 12.5X s'arrête à un champ de 15.2 mm et le 6.5X à 12.6 mm.

Quel est le grossissement maximal atteint par cette voie de configuration ?

Sur la voie classe A, un corps 12.5X avec un objectif 2X et un tube TV 2X atteint 2.32X–30X, calculé, avec un champ horizontal descendant à 0.3 mm. La voie APO va bien plus haut : un objectif APO 50X derrière un tube TV 2X donne 38.5X–247.5X, calculé, avec un champ de 0.04 mm à 13 mm.

Comment associer un objectif zoom à une caméra que je possède déjà ?

Commencez par faire correspondre le cercle d'image. Les corps 6.5X, 12.5X et 14X sont spécifiés pour un capteur 2/3 pouce, tandis que le corps 4K 7.5X est spécifié pour 1 pouce. Un capteur 1 pouce derrière un corps 2/3 pouce produira un vignettage dans les coins. Vérifiez ensuite le plafond de champ : largeur du capteur divisée par le grossissement effectif minimal, et non la distance de travail.

Objectif auxiliaire ou tube TV — lequel modifie quoi ?

Les deux multiplient le grossissement et réduisent le champ. Seul l'objectif auxiliaire modifie la distance de travail, et il altère aussi l'ouverture numérique côté objet et le budget de profondeur de champ. Le tube TV se situe côté caméra, donc le retrait reste là où l'objectif l'a placé. Si la contrainte est le dégagement, il vous faut l'objectif.

Par quel corps commencer : 6.5X, 12.5X, 14X ou 4K ?

Partez du capteur et du champ. Une caméra 2/3 pouce ayant besoin d'amplitude désigne le corps 12.5X, qui couvre 0.58X–7.5X et résout jusqu'à 3.05 µm à partir de 4.5X. Une caméra 1 pouce désigne le corps 4K 7.5X. Le 14X est un rapport de zoom de 0.55X–7.6X, et non un grossissement de 14x, et le 6.5X convient aux champs plus larges.