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- Cos’è una lente telecentrica
- A cosa serve e quali sono le applicazioni a livello industriale
- I limiti
- Il brevetto e le frontiere
Cos’è una lente telecentrica
La proprietà fondamentale di una lente telecentrica è quella di eliminare l’effetto prospettico. Ciò vuol dire che il punto di vista viene portato all’infinito. In questo modo le dimensioni di un oggetto appaiono, tramite l’ottica telecentrica, praticamente costanti al variare della distanza di ripresa dell’oggetto. Ciò avviene almeno nell’intervallo di distanze dato dalla profondità di campo dell’ottica stessa.
In altre parole un’immagine ripresa tramite una lente telecentrica assomiglia ad una rappresentazione in assonometria dell’oggetto. Qui la distorsione data dalla prospettiva è annullata.
Tale invarianza sulla si ha anche al variare della posizione dell’oggetto all’interno dell’inquadratura. Ciò è vero sia in termini di distanza dal dispositivo che in termini di scostamento rispetto al centro dell’inquadratura.
Immaginando di osservare un cubo dall’alto con i nostri occhi o servendoci di un normale dispositivo di ripresa, infatti, supponendo di porlo al centro dell’inquadratura, questo apparirà come un quadrato perfetto. Basta però spostarlo lateralmente per iniziare a intravederne una delle superfici laterali.
Se poi dovessimo disporre di un secondo cubo, identico al primo, e posizionarlo più vicino al nostro punto di vista, sollevandolo anche solo di pochi centimetri, questo apparirebbe più grande del primo.
Campione sul quale è necessario effettuare operazioni di controllo, ad esempio sul numero esatto di bottiglie e sulla presenza dell’etichettatura sul collo.
Acquisizione eseguita con lente tradizionale
Acquisizione eseguita con lente telecentrica
A cosa serve
Una lente telecentrica è dunque la scelta d’elezione per realizzare dei sistemi di visione per controlli geometrici, di forma e dimensionali. E’ un controllo mediante misure “senza contatto” effettuate con tecniche di elaborazione d’immagine.
Ma non solo: la grande ripetibilità nell’immagine di un oggetto è auspicabile anche per i sistemi di visione che effettuano controlli qualitativi. Ciò è vero in quanto la parallasse prospettica è un elemento di disturbo che altera significativamente le proporzioni dell’oggetto. Come si diceva in precedenza, infatti, vi sono variazioni di forma a seconda della posizione dell’oggetto nell’inquadratura. Da questo deriva una grande complessità del software di analisi delle immagini che, per quanto sofisticato, potrà gestire tali variazioni solo parzialmente.
Le ottiche telecentriche non solo semplificano la costruzione di un sistema di visione, ma riducono anche il carico di lavoro per il software di elaborazione dell’immagine, aumentando così, sia la ripetibilità che l’affidabilità del controllo stesso.
I limiti
Una caratteristica costruttiva degli obiettivi telecentrici, evinta dai principi dell’ottica geometrica, è che la dimensione della lente frontale determina il massimo campo di inquadratura; di conseguenza per poter acquisire l’immagine di un oggetto si dovrà impiegare un’ottica telecentrica con diametro della lente frontale maggiore della dimensione massima di quel dato oggetto, intesa sul piano ortogonale all’asse ottico di inquadratura.
Nel caso di applicazioni che comportano misurazioni di oggetti di grandi dimensioni, superiori alla più grande lente telecentrica disponibile, molti produttori si sono orientati a dividere il campo inquadrato in più parti, ciascuna inquadrata da una singola telecamera, riducendo così l’errore di parallasse.
Questa impostazione ha fatto sì che molti degli attuali sistemi di visione per controlli metrologici siano realizzati da una serie lineare di telecamere, anche 10 o più. Tali sistemi sono estremamente complessi sia in termini di montaggio (si pensi alla difficoltà di allineare una molteplicità di assi ottici) che di elaborazione delle immagini: infatti non si ottiene un’unica immagine dell’oggetto, ma un mosaico perfettamente sovrapponibile solo in corrispondenza ad una singola distanza di lavoro.