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. En conjunto fijan la distancia focal, que es aproximadamente el tamaño del sensor por la distancia de trabajo dividido por el campo de visión. El objetivo debe además hacer dos cosas 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 adecuado de nuestra gama.

El formato del sensor es el tamaño óptico del sensor, expresado en pulgadas como 2/3 de pulgada o 1,1 pulgadas, o como diagonal en milímetros. Importa porque cada objetivo proyecta un círculo de imagen de tamaño fijo, y ese círculo debe ser igual o mayor que el sensor; de lo contrario, las esquinas de la imagen se oscurecen, lo que se denomina viñeteado. Conviene saber que la misma etiqueta en pulgadas puede significar tamaños en milímetros algo distintos entre fabricantes de sensores, por lo que lo que cuenta es la anchura y la altura reales en milímetros, y por eso esta herramienta las deduce de su resolución y tamaño de píxel.

La distancia focal determina el ángulo de visión. Una distancia focal más corta ofrece una vista más amplia y permite acercar el objeto, mientras que una más larga ofrece una vista más estrecha con mayor aumento y conviene para objetos más alejados. Como orientación, la distancia focal equivale al tamaño del sensor multiplicado por la distancia de trabajo y dividido por el campo de visión. Introduzca su distancia de trabajo y el tamaño del objeto y la calculadora devuelve la distancia focal, y luego la asocia a los objetivos más cercanos que tenemos en stock.

Un objetivo tiene su propio poder de resolución, a menudo expresado como una clasificación de megapíxeles o un tamaño de píxel admitido en micras. El objetivo debe resolver el detalle hasta el tamaño de los píxeles de la cámara, de modo que un objetivo clasificado para baja resolución limitará a un sensor de alta resolución por buena que sea la cámara. Por regla general, 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 necesitan objetivos diseñados para ese nivel.

El número F determina cuánta luz deja entrar el objetivo y cuánta profundidad de campo se obtiene. Una apertura mayor, es decir un número F menor, capta más luz y conviene a líneas rápidas y exposiciones cortas, pero da menos profundidad de campo. Una apertura menor, es decir un número F mayor, amplía el rango de enfoque pero acaba reblandeciendo la imagen por difracción. La calculadora muestra este compromiso y le avisa cuando la apertura se cierra demasiado para sus píxeles.

Cerrar la apertura aumenta la profundidad de campo, pero pasado cierto punto el desenfoque por difracción, llamado disco de Airy, crece más que un píxel y se pierde el detalle fino. Por ello existe un número F máximo recomendado para cada combinación de sensor y objetivo. La calculadora lo calcula para su configuración y avisa cuando la apertura elegida lo supera, de modo que pueda abrir o aceptar el compromiso 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 obtiene más con una apertura menor o una distancia focal más corta, y menos de cerca con gran aumento. Siempre es un equilibrio, porque una apertura menor cuesta luz y acaba introduciendo difracción, por lo que conviene verlos los tres juntos, como muestra la calculadora.

La montura debe coincidir entre el objetivo y la cámara. La montura C es la más común en visión artificial, con una distancia de brida de 17,526 mm, y cubre sensores de hasta unas 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 mayor. La comprobación más segura es la montura de su cámara junto con 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 normales. Esto los convierte en la opción adecuada para la medición y el calibrado precisos, donde una característica debe medir lo mismo dondequiera que caiga en el campo. Para inspecciones en las que se comprueba presencia, defectos o códigos en lugar de dimensiones precisas, un objetivo estándar de distancia focal fija suele ofrecer mejor relación calidad-precio.

Un objetivo de distancia focal fija se ajusta a una única 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 ayuda durante la puesta en marcha o cuando una cámara debe cubrir varios tamaños de producto, a costa de cierta repetibilidad. Para una estación fija suele preferirse el objetivo fijo.

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