Images de haute qualité à fort grossissement : objectifs rapides à haute résolution pour les capteurs linéaires et les capteurs surfaciques de grande taille

Mise à jour : 2 juillet 2023

Dans la nouvelle série de produits « d.fine HR », Qioptiq peut fournir des LINOS haute résolution® Objectif d.fine HR 2.4/128mm 3.33x, qui convient aux capteurs de ligne et aux capteurs de zone exigeants. En raison de sa très haute intensité lumineuse, il peut fournir une vitesse de balayage plus élevée, ce qui convient parfaitement aux tâches d'inspection haut de gamme dans la fabrication industrielle. Lorsque le séparateur de faisceau et la lentille sont parfaitement adaptés, le meilleur éclairage de ligne coaxiale peut être obtenu, ce qui permet à la ligne capteur pour obtenir une image claire avec un contraste élevé. De plus, sa zone facultative module (module de numérisation de zone d.fine HR) rend également cette lentille d'inspection haute résolution très adaptée à une utilisation avec une zone bidimensionnelle capteur.

Figure 1 Assurance qualité de Qioptiq : l'inspection à haute résolution dans la fabrication industrielle nécessite également des composants optiques de précision adaptés

Les plages de tolérance de plus en plus petites dans la production industrielle imposent des exigences de plus en plus élevées en matière d'inspection optique et d'assurance qualité. Outre les caméras industrielles dotées de capteurs d'image plus grands et à plus haute résolution, cela s'applique également aux objectifs industriels requis. Afin de tirer pleinement parti des capteurs haute résolution des systèmes de caméras modernes, des composants optiques hautes performances fournis par des fabricants professionnels tels que Qioptiq sont nécessaires. La filiale allemande d'Excelitas Technologies a élargi sa gamme de produits existante et propose désormais des objectifs haute résolution offrant d'excellentes performances d'imagerie et un coût élevé.

Combinaison parfaite

Compte tenu des exigences élevées dans le domaine de la vision industrielle, la production de chaque composant individuel constitue un défi de taille. Cependant, l'interaction entre les composants, l'assemblage et l'assemblage est plus critique. sans souci et systèmes de réglage. L'ensemble de la chaîne du processus de production doit être parfaitement coordonné, du verre spécifique à la conception optique combinée à la conception mécanique, en passant par la technologie d'installation et de mesure. Au fil des années, Qioptiq a accumulé une riche expérience dans cette interaction. Son nouveau LINOS® L'objectif d.fine HR2.4/128 mm 3.33x est basé sur le calcul de l'ajustement par fusion ; cela signifie que chaque morceau de verre utilisé doit être mesuré, puis la conception optique est ajustée en fonction de la masse de verre spécifique. Il s’agit d’une étape nécessaire car même les niveaux de tolérance les plus stricts fournis par les fabricants de verre sont trop élevés pour garantir une qualité d’image élevée dans une production de masse. De plus, la position de chaque élément de lentille doit être ajustée avec une extrême précision pour obtenir l'inclinaison, le centre et le positionnement. Qioptiq a développé à cet effet sa propre technologie d'assemblage, qui dépasse de loin la précision d'installation de l'objectif standard habituel.

Très approprié pour le système d'inspection entièrement automatique

LINGE® L'objectif d.fine HR 2.4/128 mm 3.33x est destiné aux fabricants de systèmes de traitement d'image et d'équipements d'inspection automatique. Fourni en tant que produit standard, il peut réduire le délai de commercialisation du système d'inspection de nouvelle génération, car il n'est pas nécessaire de prendre en compte le temps de développement supplémentaire pour les lentilles personnalisées. Qioptiq fournit également les accessoires correspondants pour cet objectif : le module de prisme d.fine HR, qui peut assurer le meilleur couplage de l'éclairage coaxial dans les applications de balayage linéaire. En outre, le module de numérisation de zone d.fine HR peut être utilisé avec des capteurs de zone. De plus, le système standard d.fine HR peut effectuer une mise au point précise et convient aux caméras industrielles dotées de filetages M72, M90 et M95. La longueur totale de la lentille et du module prisme peut être contrôlée à 177.1 mm, et la longueur totale de la lentille avec module de balayage de zone peut être limitée à 146 mm. Les performances optiques de ce nouvel objectif dépassent celles de la série d'objectifs inspec.x L largement reconnue sur le marché. L'objectif HR fournit des images claires et de haute résolution avec un contraste élevé et uniforme dans tout le champ d'image, il est donc très approprié pour d'autres applications. Electronique traitement.

Figure 2 Par exemple, il a une résolution parfaite pour inspecter les meilleurs Circuit structures sur une plaquette

Ses domaines d'application incluent le contrôle qualité des wafers, des écrans plats, des OLED, des cartes de circuits imprimés et de la production de verre. Ici, une grande surface doit être balayée en peu de temps avec une tolérance de l'ordre du micromètre. En raison de sa grande ouverture, ce nouvel objectif d.fine HR est devenu un choix idéal pour de telles applications, même dans les applications rapides, il peut fournir suffisamment de lumière pour le capteur. L'objectif a une distance focale de 128 mm et un grossissement de 3.33x, ce qui peut répondre aux exigences industrielles et peut remplacer l'inspec.x L 4/105 3.5x. De plus, sa distance de travail est relativement grande, jusqu'à 60 mm, ce qui offre une flexibilité d'intégration dans divers systèmes et applications.

Figure 3 L'objectif d.fine HR avec module de prisme est utilisé pour coupler l'éclairage coaxial afin d'assurer la meilleure qualité d'imagerie avec des capteurs de ligne 16k/5μm et 16k/3.5μm

Diffraction limitée et pas de distorsion

LINGE® d.fine HR 2.4/128 mm 3.33x peut atteindre une résolution extrêmement élevée, jusqu'à 300 paires de lignes par millimètre dans l'objet. Il est optimisé pour le cercle d'image de 82 mm, c'est donc un choix idéal pour les capteurs longue ligne (16k/32k) et les capteurs moyen format grande surface (101MP/151MP). De plus, il dispose également d'une excellente fonction de correction des couleurs pour garantir des performances d'imagerie élevées jusqu'au bord. Il n'y a presque pas de distorsion dans le grand cercle d'image de 82 mm. Sa valeur nominale est inférieure à 0.1%, aucune fonction de correction logicielle n'est donc nécessaire.

L'ouverture élevée de 2.4 par rapport au grossissement de 3.33x et l'ouverture numérique résultante de 0.13, poussent la limite de diffraction vers le haut, offrant ainsi une résolution et une intensité lumineuse élevées. Cela permet de raccourcir le temps d'exposition et d'accélérer le processus de production, augmentant ainsi le rendement. C'est l'avantage de la nouvelle lentille basée sur une conception à diffraction limitée. En comparaison, l'ouverture de l'objectif de la série inspect.x L est de f/3.5 ou f/4.

Fabrication de précision allemande

L'objectif d.fine HR est le premier objectif de la série d'objectifs de vision industrielle LINOS à prendre en charge une taille de pixel aussi faible que 3.5 μm lorsque le grossissement est supérieur à 1. En comparaison, l'objectif inspec.xL optimise théoriquement la taille de pixel de 5 μm. atteint une performance d'imagerie maximale de 50 LP/mm sur le capteur et a un rapport de contraste de 38 % sous la distribution spectrale de 420-680 nm. Le nouvel objectif d.fine HR peut également atteindre ces valeurs à une vitesse de 72 LP/mm dans tout le champ d'image de 82 mm. Afin de maintenir cette qualité élevée dans la production de masse, il faut utiliser un processus de production stable avec des exigences élevées en matière de technologie d'assemblage et de mesure. Qioptiq utilise diverses techniques d'assemblage exclusives pour garantir que les composants optiques sont précisément alignés, centrés et fixés en position pour répondre à des tolérances strictes. Qioptiq dispose des laboratoires et des installations de mesure les plus avancés pour développer et fabriquer des lentilles d'inspection de haute qualité. En plus du système MTF de fabricants renommés du secteur de la métrologie, Qioptiq a également développé son propre système MTF pour montrer comment répondre aux exigences particulières des lentilles d'inspection et soutenir le développement de produits. Dans la nouvelle usine établie à Feldkirchen près de Munich, en Allemagne, en 2010, les travaux de recherche et développement, de fabrication de prototypes, d'assemblage en série et de certification se déroulent en parallèle. Les composants optiques de précision de la lentille sont fabriqués, recouverts et testés avec précision à l'aide des dernières technologies à Regen, dans les collines forestières bavaroises. Cette usine ultramoderne a été achevée et mise en production en 2006.

Figure 4 MTF (fonction de transfert de modulation) d.fine HR 2.4/128 3.33x (gauche) 72 LP/mm

Figure 5 MTFinspec.x L 4/105 Prisme 3.5x 50 LP/mm

Par rapport à la figure 5

Test 100% acide

Tous les objectifs doivent être testés à 100 % MTF avant la livraison et certifiés pour les exigences environnementales conformément aux procédures de test ISO suivantes.

Température : DIN ISO 9022-10-05-1 / 9022-11-05-1 / 9022-14-03-1

Résistance aux chocs : DIN ISO 9022-31-01-0

Résistance aux vibrations : DIN ISO 9022-36-07-1

Cela garantit que les lentilles industrielles de Qioptiq sont robustes et durables, peuvent rester intactes pendant le transport et le stockage, et fonctionnent de manière stable pendant longtemps dans des environnements industriels difficiles.

Bien sûr, LINOS® La série d.fine répond également aux exigences de protection de l'environnement des produits industriels modernes et est conforme aux normes RoHS et REACH. Ce qui rend Qioptiq encore plus fier, c'est d'être certifiée entreprise neutre en carbone depuis 2021, contribuant à l'innovation et au développement durable.

Figure 6 Qioptiq possède les installations de fabrication et de test de verres de vision industrielle les plus avancées à Feldkirchen et Regen, en Allemagne(Ici : mesure MTF de la nouvelle lentille HR)

Parfaitement coordonné Modules

La lentille HR fournie par Qioptiq peut être combinée avec un module prisme ou un module de balayage de zone. Le prisme séparateur de faisceau apporte une grande commodité à la configuration du système optique complet composé de la lentille et de l'éclairage, car il peut fournir un couplage optique pour l'éclairage coaxial de la caméra à balayage linéaire. Ceci est particulièrement important pour les surfaces à haute réflectivité, telles que Vitrine ou des gaufrettes. La lentille et le prisme dichroïque doivent former un bloc optique, et les composants doivent être parfaitement adaptés. Les exigences optiques élevées et la technologie d'installation du prisme sont également critiques ici. Ensemble, ces composants permettent d'obtenir les meilleures performances d'imagerie par diffraction limitée. L'installation et la connexion de l'objectif, de la caméra et du prisme peuvent être complétées par la rainure en forme de V. Cela permet d'aligner parfaitement l'orientation du prisme et de la lentille, et l'éclairage peut être ajusté avec précision.

S'il n'est pas nécessaire d'effectuer un éclairage linéaire à travers le module de prisme, il est nécessaire de compenser l'épaisseur de verre du bloc de prisme, ce qui a été pris en compte dans la conception de la lentille. Le module de balayage de zone peut résoudre ce problème. Son plus grand avantage est que, selon le module supplémentaire, la même lentille peut être utilisée pour les capteurs de ligne et les capteurs de zone pour l'éclairage coaxial.

Viseur à objectif pour le traitement d'images industriel

Qioptiq peut fournir le logiciel MachVi pour aider les utilisateurs à choisir le bon objectif. En téléchargeant un logiciel gratuit, tous les paramètres optiques nécessaires peuvent être calculés en fonction des quatre spécifications de taille d'objet, de distance de travail, de taille de capteur et de support de caméra, et à partir de la série de vision industrielle LINOS. Choisissez la bonne lentille et les composants mécaniques nécessaires.

Résumer

Avec les verres de vision industrielle LINOS, Qioptiq répond aux normes les plus élevées des verres industriels actuels. Le développement continu de la technologie des capteurs pousse les utilisateurs à présenter des exigences plus élevées en matière d'objectifs de résolution. Les capteurs sont de plus en plus gros, mais la taille des pixels diminue constamment, afin de répondre à des tâches de mesure plus exigeantes. Cela augmente également les exigences de l'utilisateur pour les composants optiques, qui doivent garantir une résolution élevée correspondante dans l'ensemble du champ d'image. Avec LINOS® d.fine HR 2.4/128mm3.33x, Qioptiq fournit au marché un objectif qui peut parfaitement répondre aux besoins actuels.


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