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Objetivos telecéntricos

Tabla de contenidosTZS-N: Zoom telecéntrico manual ��2TZS-MOT: Zoom telecéntrico motorizado ��4Datos técnicos para zoom manual y motorizado ��4Objetivos telecéntricos - primero, un poco de teoría ��5Telecentricidad en el espacio del objeto ��6Telecentricidad en el espacio de la imagen ��6Telecentricidad doble ��6Iluminación telecéntrica ��7Aplicación ��7Diseños técnicos:TZS-N ��8TZS-MOT ��13

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TZS-N: Zoom telecéntrico manual

¿Para qué necesitamos siquiera una óptica telecéntrica? O quizá sería mejor preguntar cuándo se utiliza una óptica telecéntrica. A aquellos que conocen la diferencia entre la óptica estándar y la óp-tica telecéntrica, les ahorramos pesadas explicaciones.

Básicamente, sirve para: medición de diferentes alturas dentro de una imagen, prevención de distorsiones como pueden ser las me-diciones fallidas en la zona del borde de una óptica, medición de discos abrasivos o piezas de geometría similar.

Si desea obtener más información acerca de este tema, al final del documento encontrará tres páginas con comentarios deta-llados sobre las lentes y la iluminación telecéntrica.

Al igual que ocurre con los sistemas de zoom de encla-vamiento estándar de la serie NAV-12000, esta lente de zoom 12x tiene 14 tramos fijos que pueden calibrarse y guardarse en el software de medición Metric. No está permitido cambiar la distancia de trabajo (desde el fi-nal de la lente hasta el objeto) de 180 mm. El rango del zoom cubre un campo de visión de 4 mm a 50 mm en combinación con un chip de cámara de 1 1/8” o 1/3“ para un aumento más elevado. La profundidad de campo del objeto varía en este rango de 1,3 mm a 38,8 mm. Los datos técnicos completos de la óptica puede consultarlos en la siguiente tabla.

Existen cuatro versiones manuales disponibles: TZS-N con o sin función de iluminación coaxial y TZS-N con o sin función de iluminación coaxial en diseño de 90°. El sistema con espe-jo deflector fue desarrollado para ahorrar espacio al montar-lo en las máquinas. Frecuentemente, los sistemas manuales se usan para el rearme de máquinas afiladoras y esmerila-doras. Opcionalmente, podemos entregarle una carcasa de protección para el sistema de zoom telecéntrico manual.


Especialmente en caso de usar esmeriladoras la carcasa de protección resulta muy necesaria, ya que el polvo abrasivo presente en la mecánica del sistema puede pe-netrar y causar daños irreversibles. La carcasa de pro-tección no está disponible para las versiones con ilumi-nación coaxial y el diseño en ángulo.

Como es obvio, estos va-liosos sistemas ópticos no están hechos para montarlos en máquinas. Podemos entregarle los sistemas de zoom telecéntrico motorizado con trípodes con base de aluminio o granito, así como en combinación con mesas de po-sicionamiento o de medición en cruz. También están disponibles en versión manual o motorizada. También existe un gran número de posibilidades.

Por supuesto, no siempre es necesario utilizar un zoom. En el caso de obje-tos cuya geometría es siempre igual o muy parecida, tiene más sentido usar

una óptica telecéntrica con longitud focal fija. Explíquenos cuáles son sus aplicaciones de medición o programe una cita con nosotros, y estaremos encantados de configurar el sistema perfecto para us-ted.(Diseños técnicos)


TZS-MOT: Zoom telecéntrico motorizado

¿Por qué ofrecemos un zoom motorizado? La mayor ventaja reside en el cambio de aumento, que se realiza usando únicamente las teclas de acceso rápido del software. Esto garantiza que las opera-ciones con el sistema sean seguras para el proceso.

Dependiendo de las con-diciones ambientales debe usarse la carcasa de protección opcional, que está completamente cerrada, a fin de garan-tizar un funcionamiento

sin averías del sistema a largo plazo. Los datos técnicos de la óptica son idénticos a los del sistema manual. El mando del sistema está integrado en una pequeña caja de metal y se conecta con el ordenador mediante interfaz RS-232o USB. En las siguientes páginas podrá consultar las ilustraciones con las dimensiones del sistema con la carcasa de protección. También podemos proporcionarle Stepfiles con las dimensiones externas, si desea usted fabricar un dispositivo de alojamiento para el sistema.(Diseños técnicos)

Datos técnicos para zoom manual y motorizado

Error telecéntricoD.N.

ObjetoD.N.

Imagen

Profundidad de campo,

objeto

Error telecéntricoTamaño del objeto

Aumento óptico

(grados) (mm) MTF aprox.(Ip/mm)

Características resolubles1/4“ 1/3“ 1/2“ 1/4“ 1/3“ 1/2“ 1/4“ 1/3“ 1/2“

Formato Formato Formato (mm) Formato Formato Formato Formato Formato Formato (microns)0.16 0.05 0.06 -0.03 0.005 0.032 38.8 0.018 0.020 -0.009 25.0 37.3 49.7 15 330.23 -0.10 -0.09 -0.18 0.007 0.031 19.4 -0.017 -0.016 -0.030 17.4 26.1 34.8 22 230.33 -0.19 -0.18 -0.27 0.010 0.030 10.3 -0.016 -0.016 -0.024 12.1 18.2 24.3 30 170.47 -0.23 -0.23 -0.31 0.013 0.028 6.0 -0.012 -0.012 -0.016 8.5 12.8 17.0 39 130.67 -0.25 -0.25 -0.34 0.016 0.024 3.8 -0.008 -0.008 -0.011 5.9 8.9 11.9 49 100.96 -0.27 -0.27 -0.36 0.020 0.021 2.6 -0.006 -0.006 -0.008 4.2 6.3 8.4 59 81.36 -0.29 -0.29 -0.38 0.024 0.017 1.8 -0.004 -0.005 -0.006 2.9 4.4 5.9 71 71.94 -0.25 -0.24 -0.29 0.028 0.015 1.3 -0.003 -0.003 -0.003 2.1 3.1 4.1 84 6

Distorsión <0,1% para todos los factores de aumento. Distancia de trabajo = 180 para todos los factores de aumento.

0

0.04

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0.03

0.02

0.01

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Aumento

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Información básica sobre la telecentricidad

Objetivos telecéntricos - primero, un poco de teoría

¿Por qué necesitamos siquiera una óptica telecéntrica en la técnica de medición óptica? Imagínese que una placa con-tiene muchos orificios, y doce de esos orificios son visibles dentro del campo de visión de la lente. Con un sistema óptico estándar (sistema óptico entocéntrico) experimenta-ríamos una distorsión de la perspectiva, como se muestra en la ilustración de la izquierda ➀.

Como con los sistemas ópticos telecéntricos el ángulo de aper-tura es de cero grados dentro de un cierto rango, la trayectoria del haz es abso-lutamente pa-ralela en el caso ideal y la ima-gen se muestra

sin error de perspectiva, es decir, que la trayectoria del haz se muestra en paralelo. O dicho de otra manera: el sistema óptico telecéntrico reconstruye la imagen per-pendicularmente en el borde de la imagen y también en el centro, o: el sistema óptico «busca» en los orificios del borde no en ángulo, sino en posición absolutamente recta.

Otra razón, y muy importante, es que las lentes telecéntricas ofrecen la misma escala de reproduc-ción incluso en la dirección Z (axial) dentro de un rango definido. Imaginemos una placa equipada con objetos de diferentes alturas, que deben medirse dentro de un mismo campo de visión.

En la siguiente ilustración ➁ , podemos ver a la izquierda que los tres objetos con diferentes alturas muestran diferentes tamaños con una lente estándar. El modelo de la derecha muestra el resul-

tado con una lente telecéntri-ca. Para explicarlo en términos sencillos, esto significa que los objetos que están a veces más cerca y a veces más lejos no muestran diferencias en la distancia medida. No obstante, esto solo es aplicable mientras las áreas se encuentren dentro del rango telecéntrico que, a su vez, está situado dentro del

rango de profundidad de campo, aunque no es idéntico a él. También es interesante usar las lentes telecéntricas cuando las piezas llegan al sistema óptico en cintas y el posicionamiento no puede reproducirse con precisión. En ese caso, las diferencias de altura también se compensan en el rango telecéntrico. La óptica telecéntrica también resulta esencial para la medición de orificios (arriba / abajo).

➀

�



Telecentricidad en el espacio del objeto

Se utilizará una trayectoria del haz telecéntrica en el espacio del objeto para poder mostrar ob-jetos sin distorsión de perspectiva. La pupila de entrada está situada en el infinito, de forma que los haces principales en el espacio del objeto son todos paralelos al eje óptico. Por ello, la lente delantera debe tener al menos el mismo tamaño que el objeto a representar. Otra propiedad de esta trayectoria del haz es que la escala de la imagen no cambia cuando el objeto se desplaza lateral-mente. La imagen siempre aparece con el mismo tamaño, independientemente de la distancia a la que se encuentre el objeto. Sin embargo, se desenfoca cuando el objeto se sitúa fuera del plano de objeto ideal. Esta característica se usa en las lentes de medición para permitir un cierto rango de tolerancia para la muestra. El rango de distancia tolerable se determina mediante la profundidad de campo y aparece especificado en las fichas de datos. En el caso de los microscopios, la escala de imagen constante facilita el enfoque. La trayectoria del haz telecéntrica en el espacio del objeto se realiza en su forma más sencilla mediante una lente convexa simple con diafragma de apertura en el plano focal en el espacio de la imagen.

Telecentricidad en el espacio de la imagen

La trayectoria del haz telecéntrica en el espacio de la imagen sirve principalmente para garantizar que la trayectoria del haz sea paralela. Entre otras aplicaciones, se usa en las lentes de las cámaras digitales, para evitar el viñeteado de píxeles. La pupila de salida está situada en el infinito, de ma-nera que el cono de rayos llegue a la placa de imagen perpendicularmente. El diseño más sencillo consiste en una lente convexa simple con diafragma de apertura en el plano focal en el espacio del objeto.

Telecentricidad doble

La telecentricidad doble es la combinación de la telecentricidad en el espacio del objeto y la te-lecentricidad en el espacio de la imagen. Estas lentes se usan especialmente para la tecnología de medición, aunque también se utilizan en procesos de producción fotolitográfica. Las pupilas de entrada y de salida están situadas en el infinito, por lo que el sistema es afocal. A diferencia de la telecentricidad que solo se aplica en el espacio del objeto, la posición tolerable del objeto no está limitada en este caso por la profundidad de campo. Es posible volver a enfocar la placa de ima-gen sin cambiar el tamaño de la imagen. Para esto, el diseño más sencillo consiste en dos lentes convexas entre las cuales hay situado un diafragma de apertura. La distancia entre una lente y el diafragma de apertura debe ser igual a la longitud focal. En teoría, una lente de telecentricidad doble no tiene aberraciones geométricas como la distorsión.

(Fuente: Gottfried Schröder: Technische Optik, Vogel-Verlag Würzburg 1977, ISBN 3-8023-0067-X)



Iluminación telecéntrica

La iluminación telecéntrica es una forma especial de iluminación enfocada con importantes propiedades direccionales. Esta aplica-ción suele limitarse casi exclusivamente a la luz transmitida. Una fuente de luz (normalmente LED) con una apertura de iluminación reducida y conocida, se coloca en el plano focal del sistema óptico de la luz. Resultado: trayectoria del haz principal paralela. La ilumi-nación telecéntrica no es iluminación paralela (apertura definida). Esto hace que sea significativamente menos sensible a la vibración o los desajustes.

La iluminación telecéntrica ofrece una iluminación de alto contraste y muy homogénea del campo de visión. Es necesario utilizarla siem-pre en combinación con lentes telecéntricas ya que, con una lente entocéntrica, la fuente de luz parece estar ubicada en el infinito de-bido a que la trayectoria del haz principal es paralela. El azul se usa

principalmente como longitud de onda de la fuente de luz (máxima precisión), ya que la flexión es mínima. Sus importantes propiedades direccionales permiten a la iluminación telecéntrica suprimir de manera eficaz la luz externa.

Aplicación

La dirección preferente y muy acusada de los rayos de luz requiere que el enfoque sea exacto. Es por ello que las luces telecéntricas necesitan una fijación firme y ajustable. El calibrado de la apertura de la luz y la aper-tura de la imagen es el principal factor que determi-na la posición de ubicación del borde cuando se usan componentes telecéntricos. Los siguientes productos son todos elementos ópticos de telecentricidad en el espacio del objeto.


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