Les plus grandes erreurs des entreprises lors de la spécification des objectifs de vision industrielle

L'objectif est le composant le plus sous-estimé d'un système de vision industrielle. On passe des semaines à choisir une caméra, à comparer les capteurs et les résolutions jusqu'au dernier pixel, puis on prend le premier objectif venu qui traîne sur l'étagère pour le placer devant. C'est exactement l'inverse de ce qu'il faut faire. La caméra ne peut capturer que l'image que l'objectif lui transmet. Un mauvais choix d'objectif plafonne les performances de tout ce qui se trouve derrière, aussi bonne que soit la caméra.

Le plus frustrant est que les erreurs d'objectif sont remarquablement prévisibles. Après des années à spécifier ces systèmes, nous voyons revenir sans cesse la même poignée d'erreurs. Chacune d'elles est évitable avec quelques minutes de calcul avant de passer commande. Ce guide passe en revue les plus grandes erreurs commises par les entreprises lors de la spécification d'un objectif, pourquoi chacune est préjudiciable et comment faire les choses correctement. Un lien vers notre calculateur d'objectifs figure à la fin pour que vous puissiez appliquer les chiffres à votre propre application.

Première erreur : deviner la distance de travail

La distance de travail est l'écart entre l'objectif et la pièce que vous inspectez. C'est l'erreur que nous voyons le plus souvent. On l'estime d'après l'endroit où la caméra semble devoir se trouver dans la machine, on commande un objectif, puis on découvre sur le banc de test que l'objectif ne fait pas la mise au point à cette distance, ou qu'il ne donne pas le champ de vision supposé.

La raison pour laquelle cela prend les gens au dépourvu, c'est que la distance de travail, la focale et le champ de vision sont liés entre eux. Vous ne pouvez pas les choisir indépendamment. Pour un objectif et un capteur donnés, fixer la distance de travail fixe le champ de vision. Si vous avez besoin d'un champ de vision précis à une distance précise, cela impose la focale de l'objectif. Devinez l'un et vous vous trompez sur les autres. La solution tient à une arithmétique simple faite à l'avance. Mesurez l'espace dont vous disposez réellement, décidez du champ de vision nécessaire pour bien voir la pièce, puis calculez la focale qui vous donne ce champ de vision à cette distance. C'est précisément ce que fait un calculateur d'objectifs en quelques secondes. Il transforme une erreur courante et coûteuse en un problème résolu avant tout achat.

Deuxième erreur : ignorer l'adaptation de la taille du capteur

Celle-ci est moins évidente et tout aussi dommageable. Chaque objectif projette une image circulaire. Ce cercle image a une taille. Chaque capteur de caméra a lui aussi une taille physique, décrite sous la forme d'un format comme 1/1,8", 2/3", 1" ou 1,1". Pour que le système fonctionne, l'objectif doit projeter un cercle image au moins aussi grand que le capteur devant lequel il se trouve. Placez un objectif conçu pour un petit capteur sur une caméra qui en a un plus grand, et le cercle image ne couvre pas tout le capteur. Le résultat, ce sont des coins sombres, flous et déformés, un problème appelé vignettage, où les bords de votre image s'effacent dans l'ombre et le manque de netteté.

Cela compte plus aujourd'hui qu'auparavant, car les capteurs ne cessent de grandir. Les caméras haute résolution modernes utilisent de grands capteurs. Elles ont besoin d'objectifs conçus pour les couvrir. C'est précisément pour cela que les gammes d'objectifs que nous fournissons précisent le format de capteur et la résolution pour lesquels elles sont conçues. Un objectif comme la série MPX de Computar est conçu pour couvrir des capteurs jusqu'à une taille donnée. Les objectifs haute résolution grand format de Kowa et Computar sont faits pour les grands capteurs des caméras les plus récentes. La règle est simple. Vérifiez le format de capteur de votre caméra, puis choisissez un objectif dont le cercle image le couvre. Un objectif trop petit pour votre capteur ne peut pas être corrigé par logiciel.

Troisième erreur : sous-estimer la résolution

On a tendance à considérer la résolution comme une propriété purement liée à la caméra, mesurée en mégapixels. Ce n'est pas le cas. L'objectif a lui aussi une résolution. Si l'objectif ne peut pas résoudre le détail fin, peu importe le nombre de mégapixels de la caméra, car le détail n'atteint jamais le capteur. Une caméra à nombreux mégapixels derrière un objectif à faible résolution est un moyen rapide de gaspiller de l'argent, car vous avez payé pour un capteur capable de voir un détail que l'objectif ne peut pas lui transmettre.

La résolution d'un objectif s'exprime souvent par une valeur en mégapixels, la résolution de capteur à laquelle l'objectif est conçu pour rendre justice, ou en paires de lignes par millimètre, une mesure du détail le plus fin qu'il peut distinguer. Le principe est le même dans les deux cas. L'objectif doit pouvoir résoudre au moins autant de détail que la caméra peut en capturer, sinon la caméra est bridée. C'est pourquoi nos objectifs à plus haute résolution portent des valeurs explicites. La série MPY de Computar est prévue pour des capteurs de 24 mégapixels et la Kowa FC24M pour la même chose, précisément afin de pouvoir suivre les caméras haute résolution auxquelles elles sont associées. Lorsque vous spécifiez un système, la question de la résolution n'est pas seulement le nombre de mégapixels de la caméra. C'est de savoir si l'objectif peut réellement transmettre cette résolution au capteur.

Il existe une version pratique de tout cela qui mérite d'être énoncée. Déterminez le plus petit élément que vous avez réellement besoin de détecter. Assurez-vous que toute la chaîne d'imagerie, la caméra et l'objectif ensemble, peut le résoudre. Spécifier une résolution que l'objectif ne peut pas soutenir est une manière très courante et très évitable de finir déçu.

Quatrième erreur : oublier la distorsion

La dernière des quatre grandes est celle qui ruine discrètement les applications de mesure. La distorsion est la tendance d'un objectif à courber les lignes droites. Un bord droit près du bord de l'image apparaît légèrement incurvé. Tout objectif standard présente une certaine distorsion. Pour de nombreuses tâches d'inspection, un contrôle de présence ou un simple contrôle de défaut, une faible quantité n'a aucune importance. Mais si vous mesurez, la distorsion est une source directe d'erreur. Un élément mesuré près du bord de l'image donnera une lecture différente de celle du même élément mesuré au centre.

L'erreur consiste à ignorer la distorsion lorsque l'application est une application de mesure. On s'étonne alors que les lectures varient selon l'endroit où la pièce se trouve dans le champ de vision. Il y a deux façons de bien gérer cela. La première est de choisir un objectif à faible distorsion et, lorsque le logiciel le permet, de corriger par calcul la distorsion résiduelle qui subsiste. La seconde, pour la mesure la plus exigeante, est d'utiliser un objectif télécentrique. Un objectif télécentrique est conçu de sorte que le grandissement ne change pas avec la distance et que la distorsion soit extrêmement faible. C'est exactement ce dont la mesure de précision a besoin. Les familles d'objectifs haute résolution que nous fournissons comprennent des conceptions à faible distorsion. Il existe aussi des options télécentriques pour les travaux de mesure. L'essentiel est de décider tôt si votre application est une application de mesure. Si c'est le cas, la distorsion est quelque chose que vous devez spécifier, et non découvrir plus tard.

Les quatre erreurs en un coup d'œil

Voici les quatre réunies, avec ce que chacune vous coûte réellement. Le fil conducteur est que les quatre se décident avant l'achat. Les quatre sont évitables avec le bon calcul en amont.

Pourquoi ces erreurs sont si faciles à éviter

Ce qui relie ces quatre erreurs, c'est que ce sont des erreurs de spécification, pas des défaillances d'ingénierie. Aucune ne se produit parce que le problème était trop difficile. Elles se produisent parce qu'un objectif a été choisi à l'œil, ou par habitude, ou selon ce qui traînait dans le tiroir, au lieu de calculer ce dont l'application a réellement besoin. C'est une bonne nouvelle. Cela signifie qu'elles sont entièrement évitables. Les éviter ne coûte rien de plus qu'un peu de réflexion avant de passer la commande.

La distance de travail, la couverture du capteur, la résolution et la distorsion sont autant d'éléments que vous pouvez déterminer à l'avance à partir des paramètres de votre application. La taille de la pièce, l'espace dont vous disposez, le plus petit élément que vous devez voir, ainsi que la question de savoir si vous mesurez ou si vous contrôlez simplement. Saisissez ces données et la bonne spécification d'objectif en découle. Il est bien moins coûteux de faire les choses correctement sur le papier que de commander le mauvais objectif, de l'attendre et de découvrir sur la ligne que l'image n'est pas assez bonne.

Établissez les bons chiffres avant d'acheter

L'objectif mérite le même soin que la caméra, car il fixe le plafond de tout ce que la caméra peut faire. Deviner la distance de travail, mal adapter le capteur, sous-estimer la résolution et oublier la distorsion sont les quatre erreurs à l'origine de la plupart des choix d'objectif décevants. Les quatre reviennent à faire le calcul avant de s'engager plutôt qu'après. Un objectif bien choisi disparaît dans un système qui fonctionne tout simplement. Un objectif choisi au hasard est un problème contre lequel vous vous battez pendant toute la durée de vie de l'installation.

Pour faciliter le calcul, nous avons créé un calculateur d'objectifs qui prend votre distance de travail, votre champ de vision et votre capteur, puis détermine la focale et la spécification d'objectif dont vous avez besoin. C'est le moyen le plus rapide d'éviter chacune des erreurs ci-dessus. Son utilisation est gratuite. Si votre application est délicate, ou si vous préférez qu'une personne vérifie le choix avec vous, notre équipe est toujours ravie de vous aider. Nous pouvons éprouver un objectif sur vos pièces réelles dans notre laboratoire avant que vous vous engagiez.

Utilisez notre calculateur d'objectifs : établissez les bons chiffres

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