¿Qué aspectos debes tener en cuenta para determinar la óptica más adecuada para tu proyecto? Hoy vamos a ver qué son las ópticas telecéntricas y cómo escoger la óptica correcta que nos aporte la profundidad de campo necesaria.

Profundidad de campo

Cuando hablamos de profundidad de campo, nos referimos al espacio fotografiado en el que los objetos aparecen enfocados en la imagen. Por tanto, una imagen donde todo o casi todo está en foco (o nítido) tiene una profundidad de campo grande. Si, por el contrario, sólo una pequeña parte de la escena se ve nítida en contraste con el resto desenfocado, se trata de una fotografía con una profundidad de campo pequeña.

Este espacio es siempre limitado, lo que significa que los objetos situados por delante o por detrás de él aparecerán desenfocados o difuminados. Sin embargo, esto no tiene por qué ser necesariamente un problema. La profundidad de campo con la que se quiere trabajar se puede ajustar mediante la correcta selección de las ópticas y los demás elementos de la cámara.

Sin embargo, aunque pueda parecer sencillo a priori, calcular la profundidad de campo adecuada en cada caso requiere de un cálculo concreto. Para ello, será necesario tener en cuenta todos los factores que pueden influir en ella, especialmente los siguientes:

Distancia focal

La distancia focal es la distancia concreta que hay entre el objeto fotografiado y el elemento sensor de la cámara. Es importante que esta distancia se mida en milímetros, ya que la sensibilidad de la captación de la imagen deberá ser extremadamente precisa.

Enfoque

Por lo general, los sistemas de visión artificial actuales ofrecen una distancia de enfoque variable, que podrá partir desde el infinito hasta una distancia mínima que dependerá de la distancia focal en cada caso. Gracias al enfoque vamos a poder visionar una imagen perfectamente enfocada, es decir, sin que sea borrosa o aparezca difuminada.

Anillo de enfoque de cámara Genie Nano

Apertura del diafragma

El diafragma va a permitir la entrada de más o menos luz en el interior de la cámara y, en consecuencia, en el propio sensor de esta. Según la apertura concreta del mismo, podremos contar con una profundidad de campo mayor o menor. De este modo, se puede obtener la profundidad de campo adecuado según las necesidades concretas en cada aplicación, tanto si se está controlando una línea de producción a poca distancia, como si se necesita una visión más general del proceso.

Tubos de extensión

Los tubos de extensión se ubican entre la cámara la la lente, lo que permite ampliar la distancia entre esta el sensor. Su principal utilidad está en modificar la distancia de trabajo del objetivo cuando es insuficiente.

La utilización de tubos de extensión también comporta algunos problemas, como que la óptica no enfocará al infinito o que la zona central de la imagen aparecerá más iluminada que los bordes. Por eso se deben utilizar cuando realmente sean necesarios.

Selección de ópticas

Se trata de uno de los elementos que más van a poder influir en la profundidad de campo. Para poder escoger de forma correcta la que mejor nos conviene en cada caso, será necesario conocer cada una de las partes del objetivo con el que vamos a trabajar. Además, es importante tener en cuenta que, las ópticas, por buenas que sean, nunca serán completamente perfectas y siempre realizan alguna distorsión en el plano de la imagen. De este modo, un rectángulo podrá aparecer curvado hacia el interior (con forma almohadillada), o viceversa (con forma de barril). Esto constituye un verdadero problema en la visión artificial, ya que la distorsión de la imagen puede afectar a los procesos de identificación. Las propias características técnicas de cada lente indican el nivel de distorsión de cada una. Este nivel viene expresado en porcentaje, por lo que lo mejor será escoger una con un porcentaje bajo, pese a que el coste sea mayor.

Asimismo, otro problema presente en la selección de ópticas que no puede pasarse por alto es la perspectiva del propio objeto. Las ópticas se ven afectadas por el ángulo desde el que la imagen es tomada. Cuando esto se combina con una forma geométrica inadecuada por parte del objeto, el resultado es la distorsión de la imagen final.

¿Qué son las ópticas telecéntricas?

Para solucionar este problema, lo mejor es optar por una óptica telecéntrica, que asegura una visión completamente paralela de los objetos. Las ópticas telecéntricas eliminan la distorsión haciendo que la luz incida completamente perpendicular (colimada) al sensor. El resultado es que se obtiene una magnificación igual independientemente de la distancia del objeto y eliminando cualquier efecto de perspectiva.

Su aplicación más común es la medición de piezas mecánicas con precisión. Muchos de esos componentes son producidos para la industria automovilística, como válvulas, pistones, ejes y otras partes del motor. Piezas como tubos o extrusión de perfiles de aluminio son normalmente controlados off-line por una maquina dedicada. Las ópticas telecéntricas son muy habitualmente utilizadas para el control de las dimensiones de piezas mecánicas muy pequeñas tales como muelles, tornillos, tuercas o arandelas.

Como se puede ver, son muchos los factores que se tienen que tener en cuenta a la hora de escoger la óptica correcta que nos aporte la profundidad de campo requerida. Sin embargo, se trata de un trabajo que deberá realizarse de manera meticulosa y extremando el cuidado. Las consecuencias de no hacerlo podrían ser realmente costosas a corto y largo plazo, ya que implicará un control de calidad deficiente del producto, además de informes que contengan datos erróneos.