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Zoom telecêntrico

ÍndiceTZS-N: Zoom telecêntrico manual ��2TZS-MOT: Zoom telecêntrico motorizado ��4Dados técnicos do zoom manual e motorizado ��4Lentes telecêntricas - primeiro, um pouco de teoria ��5Telecentricidade do espaço do objeto ��6Telecentricidade do espaço do objeto ��6Telecentricidade dupla ��6Iluminações telecêntricas ��7Aplicação ��7Desenhos técnicos:TZS-N ��8TZS-MOT ��13

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TZS-N: Zoom telecêntrico manual

Afinal, para que necessitamos de uma óptica telecêntrica? Ou, por outras palavras, quando deve ser usada uma óptica telecêntrica? Quem já conheça a diferença entre ópticas padrão e ópticas telecên-tricas dispensa explicações morosas.

Basicamente, oferecem-se: a realização de medições de alturas di-ferentes dentro da mesma imagem, o impedimento de distorções, ou seja, medições incorretas na área marginal de uma óptica, a exe-cução de medições de discos de polimento ou peças de geometria semelhante.

Se desejar aprofundar este tema, no final deste documento en-contrará três páginas com explicações detalhadas sobre objeti-vas e iluminações telecêntricas.

Tal como nos sistemas de zoom com encaixes da série NAV-12000, o zoom 12x telecêntrico dispõe de 14 ní-veis de retenção, que podem ser salvos no software de medição Metric. Aqui, a distância de trabalho (do ex-tremo da objetiva ao objeto) de aproximadamente 180 mm não pode ser alterada. A área de zoom abrange um campo de visão de 4 mm até 50 mm em combinação com um chip de câmera de 1 1/8” ou de 1/3” para uma ampliação mais potente. Nesta gama, a profundidade de campo do objeto varia entre 1,3 mm e 38,8 mm. A matriz seguinte inclui os detalhes técnicos completos desta óptica.

Estão à disposição quatro versões manuais: a TZS-N com ou sem espelhamento coaxial da luz, assim como a TZS-N com ou sem espelhamento coaxial da luz disposta em 90°. O sis-tema com espelho articulado foi desenvolvido para ocupar pouco espaço na instalação da máquina. Os sistemas manu-ais são usados muitas vezes para equipar retíficas ou má-quinas de aplainar. Uma caixa de proteção para o sistema de zoom telecêntrico manual está disponível opcionalmente.


A caixa de proteção é muito importante, em particu-lar, no caso das máquinas de aplainar, dado que o pó abrasivo pode penetrar no mecanismo do sistema e aí causar danos irreversíveis. A caixa de proteção não está disponível para as versões com espelhamento coaxial da luz e disposição angular.

Estes sistemas ópticos de alta qualidade, na-turalmente, não foram projetados para a instalação em máquinas. Os sistemas de zoom telecêntrico manuais e motorizados podem ser fornecidos com tripés sobre base de alumínio ou granito, assim como em combinação com mesas de posicionamento ou de medição cruzada. Também estas possuem versões manuais ou motorizadas. Existem, assim, múltiplas possibilidades.

Contudo, nem sempre é necessário recorrer a um zoom. Nos objetos cuja geometria é sempre igual ou seme-lhante, uma óptica telecêntrica com

distância focal fixa pode ser mais vantajosa. Nos descreva seus obje-tivos de medição ou marque uma reunião conosco, para que possa-mos configurar o sistema perfeito para você.(Desenhos técnicos)


TZS-MOT: Zoom telecêntrico motorizado

Qual o motivo para oferecermos um zoom motorizado? Sua grande vantagem reside na troca de ampliação, que se realiza unicamente mediante as softkeys no software. Há, assim, a garantia de um tra-balho confiável com o sistema.

Dependendo das con-dições ambientais, será necessário usar a caixa de proteção opcional, que é completamen-te fechada, para que o sistema possa funcionar

sem falhas durante muito tempo. Os dados técnicos da óptica são idênticos aos do sistema manual. O comando do sistema está integrado em uma pequena caixa me-tálica, conectada com o computador através de USB ou interface RS-232. Nas páginas seguintes, encontrará os esquemas com as dimensões dos sistemas com caixa de proteção. A pedido, podemos lhe disponibilizar arquivos STEP com as dimensões exteriores, caso deseje construir um dispositivo para montagem do sistema.(Desenhos técnicos)

Dados técnicos do zoom manual e motorizado

Erros de telecentricidadeObjetoN.A.

ImagemN.A.

Profundidade de campo do objeto

Erros de telecentricidadeTamanho do objeto

Ampliaçãoóptica

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

Estruturas resolúveis1/4“ 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

Distorção < 0,1% para todas as ampliações. Distância de trabalho = 180 mm para todas as ampliações

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Informações basilares sobre telecentricidade

Lentes telecêntricas - primeiro, um pouco de teoria

Afinal, por que necessitamos de ópticas telecêntricas na tecnologia de medição óptica? Imagine uma placa conten-do vários furos e que todos esses doze furos são abrangidos pelo campo de visão da lente objetiva. Com um “sistema óp-tico padrão” (óptica entocêntrica), as imagens comportam distorções da perspectiva como as representadas na figura abaixo à esquerda ➀.

Dado que o ângulo de abertura de uma óptica telecêntrica é de zero graus dentro de um campo determinado, idealmente, o percurso dos raios realiza-se de forma absolutamente paralela e a imagem é apresentada sem erros de paralaxe, com percurso dos

raios paralelo. Por outras palavras: a óptica telecêntrica reconstrói a imagem perpendicularmente não só no cen-tro, como também na zona marginal da imagem, ou seja, a óptica capta os furos nas margens de forma absolutamente perpendicular e não obliquamente.

Uma outra razão muito importante é que as lentes telecêntricas também oferecem a mesma escala de representação na direção Z (axial) dentro de um intervalo definido. Tomemos uma placa em que estão dispostos objetos de diferentes alturas que devem ser medidos dentro do campo de visão.

À esquerda na figura abaixo ➁, vemos claramente que os três objetos de alturas diferentes apre-sentam tamanhos variados com uma lente padrão. O modelo da direita mostra o resultado de uma lente telecêntrica. Em termos mais simples, isso significa que, quer os objetos estejam mais próxi-

mos, quer mais afastados, não produzem diferenças nas dis-tâncias medidas. Contudo, isso só acontece desde que as áreas estejam dentro do intervalo de telecentricidade, que, por seu turno, se encontra dentro da profundidade de campo mas não é idêntico a esta última. Além disso, uma lente telecên-trica é interessante nos casos

em que peças sobre esteiras são conduzidas até uma óptica e não podem ser posicionadas de forma garantidamente reproduzível. Aqui, as diferenças de altura são novamente compensadas no intervalo de telecentricidade. As ópticas telecêntricas também são essenciais para a medição de furos (em cima/embaixo).

➀

�



Telecentricidade do espaço do objeto

Para captar objetos sem distorção da perspectiva, é usado um percurso de raios telecêntrico no espaço do objeto. A pupila de entrada encontra-se no infinito, pelo que todos os raios principais no espaço do objeto correm paralelamente ao eixo óptico. Por isso, a lente frontal deve ser, no mí-nimo, tão grande como o objeto a representar. Este percurso de raios tem ainda a propriedade de a escala de representação não se alterar em caso de deslocamento axial do objeto. Portanto, a ima-gem é vista sempre do mesmo tamanho, independentemente da distância do objeto. Contudo, ela perde a nitidez se o objeto se encontra fora do plano ideal do objeto. Esta particularidade é apro-veitada nas lentes de medição para permitir uma certa tolerância de posição do espécime. A gama de distâncias tolerável, indicada nas fichas técnicas, é determinada pela profundidade de campo. A escala de representação constante permite ajustar confortavelmente a nitidez em microscôpios. Uma lente convexa simples com diafragma de abertura no plano focal do espaço da imagem é a forma mais fácil de obter um percurso de raios telecêntrico no espaço do objeto.

Telecentricidade do espaço do objeto

Um percurso de raios telecêntrico no espaço da imagem serve, principalmente, para garantir o paralelismo dos raios. É usado, entre outras aplicações, em lentes de câmeras digitas, para evitar a vinhetagem de pixels. A pupila de saída encontra-se no infinito, para que todos os cones de luz in-cidam perpendicularmente no plano da imagem. A configuração mais fácil para este efeito consis-te em uma lente convexa simples com diafragma de abertura no plano focal do espaço do objeto.

Telecentricidade dupla

Um percurso de raios telecêntrico duplo é a combinação dos percursos de raios telecêntricos no espaço do objeto e no espaço da imagem. Também estas lentes encontram aplicação na tecnologia de medição, bem como em processos de produção fotolitográfica. Como a pupila de entrada e a de saída se encontram no infinito, o sistema é afocal. Diferentemente da telecentricidade meramente no espaço do objeto, neste caso, a posição do objeto não é limitada pela profundidade de campo. O plano da imagem pode ser refocalizado sem alteração da escala de representação. A configura-ção mais fácil para este efeito consistem em duas lentes convexas, entre as quais é colocado um diafragma de abertura. A distância entre uma lente e o diafragma de abertura deve ser igual à respectiva distância focal. Teoricamente, uma lente telecêntrica dupla não apresenta aberrações geométricas como, por exemplo, distorções.

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



Iluminações telecêntricas

As iluminações telecêntricas constituem uma forma especial de ilu-minação orientada com fortes características direcionais. A aplica-ção tem lugar quase exclusivamente com luz transmitida. No plano focal da lente da iluminação é instalada uma fonte de luz (em geral, LED) com uma abertura de iluminação conhecida e pequena. Daí resulta um percurso de raios principais paralelo. A iluminação tele-cêntrica não é uma iluminação paralela (abertura definida). Deste modo, ela é substancialmente menos sensível a vibrações e erros de ajustagem.

As luzes telecêntricas proporcionam uma iluminação muito homo-gênea e de alto contraste do campo de visão. Elas sempre devem ser usadas com lentes telecêntricas, dado que, com uma lente ento-cêntrica, a fonte de luz (LED) parece situar-se no infinito devido ao percurso de raios principais paralelo. Como comprimento de onda de

iluminação é usado, principalmente, o azul (máxima precisão), devido á reduzida difração. Possuin-do fortes características direcionais, as iluminações telecêntricas proporcionam uma boa supressão de luz parasita.

Aplicação

Em combinação com lentes telecêntricas, sempre que se exija uma iluminação clara e de alto contraste e quan-do seja necessário detectar ou medir objetos difíceis de processar em termos ópticos.A pronunciada direção preferencial da radiação lumi-nosa exige um alinhamento exato. Por isso, as ilumina-ções telecêntricas requerem uma fixação sólida e regu-lável. O ajuste da abertura de iluminação e da abertura de imagem é essencial para determinar a posição da localização das arestas quando se usem componentes telecêntricos. Os produtos seguintes correspondem, em todos os casos, a lentes telecêntricas do espaço do objeto.


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