Calculadora de objetivos para visión artificial

La elección del objetivo se reduce a tres cifras: el tamaño del sensor, la distancia de trabajo y el campo de visión que necesita. Juntas fijan la distancia focal, que es aproximadamente el tamaño del sensor por la distancia de trabajo dividido entre el campo de visión. El objetivo debe además cumplir dos condiciones más: cubrir todo el sensor sin esquinas oscuras y resolver suficiente detalle para los píxeles de la cámara. Esta calculadora resuelve todo eso y preselecciona un objetivo compatible de nuestra gama.

El formato de sensor es el tamaño óptico del sensor, expresado en pulgadas, por ejemplo 2/3 de pulgada o 1,1 pulgadas, o bien como diagonal en milímetros. Influye porque todo objetivo proyecta un círculo de imagen de tamaño fijo, y ese círculo debe ser igual o mayor que el sensor, o las esquinas de la imagen quedarán oscuras, lo que se denomina viñeteo. Conviene saber que una misma denominación en pulgadas puede corresponder a tamaños en milímetros ligeramente distintos según el fabricante del sensor, de modo que lo que cuenta es la anchura y la altura reales en milímetros, y por eso esta herramienta las deduce de su resolución y su tamaño de píxel.

La distancia focal determina el ángulo de visión. Una distancia focal corta ofrece una vista más amplia y permite situar el objeto más cerca, mientras que una distancia focal larga ofrece una vista más estrecha con más aumento y resulta adecuada para objetos más alejados. Como orientación, la distancia focal es aproximadamente el tamaño del sensor multiplicado por la distancia de trabajo y dividido entre el campo de visión. Introduzca su distancia de trabajo y el tamaño del objeto y la calculadora le devuelve la distancia focal, y a continuación la asocia a los objetivos más próximos que tenemos en stock.

Un objetivo tiene su propio poder de resolución, que suele expresarse como una clasificación en megapíxeles o como un tamaño de píxel admitido en micras. El objetivo debe resolver detalle hasta el tamaño de los píxeles de la cámara, de modo que un objetivo con una clasificación baja limitará a un sensor de alta resolución por buena que sea la cámara. Como norma, la clasificación del objetivo debe igualar o superar la del sensor, y los sensores modernos con píxeles de entre 2,74 y 3,45 micras requieren objetivos diseñados para ese nivel.

El número F determina cuánta luz deja pasar el objetivo y cuánta profundidad de campo se obtiene. Una apertura más amplia, es decir un número F menor, capta más luz y resulta adecuada para líneas rápidas y exposiciones cortas, pero ofrece menos profundidad de campo. Una apertura más cerrada, es decir un número F mayor, amplía el rango de enfoque, pero acaba restando nitidez a la imagen por difracción. La calculadora muestra este equilibrio y le avisa cuando la apertura está demasiado cerrada para sus píxeles.

Cerrar la apertura aumenta la profundidad de campo, pero a partir de cierto punto el desenfoque por difracción, denominado disco de Airy, crece por encima del tamaño de un píxel y se pierde el detalle fino. Por tanto existe un número F máximo recomendado para cada combinación de sensor y objetivo. La calculadora lo obtiene para su configuración y le avisa cuando la apertura elegida lo supera, de modo que pueda abrir el diafragma o aceptar el equilibrio a cambio de más profundidad de campo.

La profundidad de campo es el rango de distancia, por delante y por detrás del punto de enfoque, que se mantiene aceptablemente nítido. Se consigue más profundidad con una apertura más cerrada o una distancia focal más corta, y menos a corta distancia con mucho aumento. Siempre es un equilibrio, porque una apertura más cerrada resta luz y acaba introduciendo difracción, y por eso ayuda ver los tres factores juntos como muestra la calculadora.

La montura debe coincidir entre el objetivo y la cámara. La montura C es la más habitual en visión artificial, con una distancia de brida de 17,526 mm, y cubre sensores de hasta aproximadamente 1,1 pulgadas. La montura CS se sitúa más cerca del sensor, a 12,5 mm, y se encuentra en cámaras compactas. Los sensores mayores pasan a montura F, montura TFL o M42, que proyectan un círculo de imagen más grande. La comprobación más segura es considerar conjuntamente la montura de su cámara y el formato del sensor.

Los objetivos telecéntricos mantienen el aumento constante con independencia de dónde se sitúe el objeto dentro de su rango, lo que elimina el error de perspectiva que introducen los objetivos convencionales. Eso los convierte en la elección correcta para medición y verificación dimensional precisas, donde un detalle debe medir lo mismo en cualquier punto del campo. Para inspecciones en las que se comprueba presencia, defectos o códigos en lugar de dimensiones exactas, un objetivo de distancia focal fija suele ofrecer mejor relación calidad precio.

Un objetivo de distancia focal fija se ajusta a una sola distancia focal y la mantiene, lo que ofrece el resultado más estable y repetible en una línea de producción, por lo que es la opción habitual en visión artificial. Los objetivos varifocales y zoom permiten ajustar la distancia focal, lo que resulta útil durante la puesta en marcha o cuando una cámara debe cubrir varios tamaños de producto, a costa de cierta repetibilidad. Para una estación fija, normalmente se prefiere el objetivo fijo.

Sí. La mayoría de los objetivos de visión artificial están corregidos para luz visible e infrarrojo cercano, pero no todos se comportan igual en todas las longitudes de onda, y el enfoque puede desplazarse entre el visible y el infrarrojo. El infrarrojo de onda corta, o SWIR, requiere objetivos corregidos específicamente para esa banda, y por eso la calculadora filtra la preselección según la banda espectral que seleccione. Si va a trabajar fuera de la luz visible normal, indíquenos la banda y le confirmaremos la óptica.