Nel campo dell'ispezione industriale, la qualità dei getti influisce direttamente sulla sicurezza e l'affidabilità dei prodotti. Essendo uno strumento fondamentale per i test non-distruttivi, la scelta appropriata di un endoscopio industriale incide direttamente sull'accuratezza e sull'efficienza dell'identificazione dei difetti. Di fronte a getti con aperture significativamente diverse, come possiamo selezionare scientificamente le apparecchiature endoscopiche?
Esiste una relazione stretta e reciprocamente restrittiva tra la profondità di campo di una telecamera endoscopica e il diametro del tubo (di solito riferito al diametro interno del tubo o della cavità osservata).
In poche parole, la relazione fondamentale è:
Con un sistema ottico e una distanza di ripresa fissi, minore è il diametro del tubo, maggiore è la profondità di campo effettiva; maggiore è il diametro del tubo, minore è la profondità di campo effettiva.
Di seguito lo spiegheremo in dettaglio sia dal punto di vista del principio che dell’applicazione pratica.
Principio fondamentale: perché esiste questa relazione?
Innanzitutto dobbiamo comprendere alcuni concetti chiave:
Profondità di campo
Si riferisce all'intervallo di distanze davanti e dietro l'oggetto fotografato che consente un'immagine nitida sul bordo anteriore dell'obiettivo della fotocamera. In termini più semplici, è la gamma di profondità dell'immagine che rimane chiara dalla parte anteriore a quella posteriore.
Diametro del tubo
In questo caso possiamo intenderlo come la profondità spaziale dell'oggetto osservato o il diametro interno di una cavità. Determina l'intervallo di distanza tra il "primo piano" e lo "sfondo" del soggetto.
Cerchio di sfocatura
Un punto appare sfocato in un'immagine perché forma una piccola macchia (cerchio sfocato) sul sensore. Quando questo punto è abbastanza piccolo da non essere distinguibile dall'occhio umano o dal sensore, consideriamo il punto nitido. Il limite della profondità di campo è determinato dalla dimensione accettabile del cerchio di sfocatura.
Il nocciolo della relazione sta nella limitazione del “fondo”
Quando il diametro del tubo è piccolo
* Il tuo "primo piano" è il lato più vicino della parete interna del tubo, mentre lo "sfondo" è il lato più lontano della parete interna del tubo.
* A causa del diametro ridotto del tubo, questo "fondo" è fisicamente molto vicino all'obiettivo. Anche se l'obiettivo ha una certa capacità di sfocatura, è molto probabile che questo "sfondo" vicino rientri ancora nella profondità di campo.
* Risultato: l'intera sezione trasversale-, dalla parete interna più vicina a quella interna più lontana, si trova all'interno della profondità di campo e l'immagine complessiva è nitida. Il diametro piccolo del tubo ti "aiuta" perché non fornisce uno sfondo abbastanza lontano da risultare sfocato.
Quando il diametro del tubo è grande
* Il tuo "primo piano" potrebbe essere il tessuto vicino al cristallino, mentre lo "sfondo" potrebbe essere la parete interna distante della tuba o di altri organi.
* A causa del grande diametro del tubo, questo "sfondo" potrebbe essere fisicamente lontano dall'obiettivo e cadere facilmente al di fuori della profondità di campo dell'obiettivo.
* Risultato: quando si mette a fuoco il tessuto in primo piano, lo sfondo distante diventa molto sfocato. I diametri dei tubi di grandi dimensioni "mettono alla prova" la profondità di campo perché forniscono una distanza sufficiente per produrre una sfocatura evidente.
Principi di corrispondenza per apertura e diametro della sonda
* **Diametro del tubo ultra-fine (inferiore o uguale a 3 mm):** È necessaria una sonda ultra-fine, in genere con un diametro inferiore a 1,5 mm. È necessario un obiettivo a fuoco ravvicinato-con un ampio campo visivo (120 gradi o superiore) e una profondità di campo ridotta. Bisogna considerare anche la lunghezza della sonda.
* **Diametro del micro-tubo (entro 10 mm):** Una sonda con diametro di 2 mm-4 mm è la scelta tradizionale. Si consiglia un obiettivo a fuoco ravvicinato con una profondità di campo di circa 90 gradi e una portata di 5-30 mm.
* **Diametro medio del tubo (circa 20 mm):** È possibile selezionare un obiettivo ultra-grandangolare-con un campo visivo di 140 gradi e una profondità di campo di 7-110 mm. Ciò consente un'osservazione completa dell'immagine interna del tubo di colata.
* **Large Tube Diameter (>30 mm):** Il diametro della sonda può essere aumentato a 6 mm-8 mm. È preferibile una lente con un campo visivo piccolo (75 gradi). L'angolo ridotto consente un'immissione di luce sufficiente, un campo visivo profondo e un'ampia portata, consentendo l'imaging ad alta risoluzione e l'acquisizione chiara di piccoli difetti.
Analisi di compatibilità della sorgente luminosa e della funzione guida
Le condizioni di illuminazione e l'operabilità della sonda sono parametri ausiliari chiave per garantire la qualità dell'ispezione:
Configurazione della sorgente luminosa: per ispezioni ad apertura ridotta-, si consiglia una sorgente luminosa a matrice di LED a forma di anello-, poiché la sua illuminazione uniforme evita la sovraesposizione centrale; per scenari di-apertura ampia, è possibile selezionare luci LED-ad alta luminosità.
Capacità di guida: i giunti di guida a quattro-direzioni sono diventati standard del settore, ma per le aperture<4mm, a mechanical guiding mechanism is recommended, as its response speed is more than 30% faster than electronic ones.
Il campo visivo, la profondità di campo e il diametro del tubo di una telecamera per endoscopio dipendono dalla scena-. Gli ambienti di-diametro piccolo amplificano oggettivamente l'effetto di profondità di campo dell'obiettivo, mentre gli ambienti di-diametro grande impongono requisiti più elevati in termini di prestazioni di profondità di campo dell'obiettivo. Quando si seleziona o si progetta un endoscopio, una delle considerazioni principali deve essere il diametro tipico del tubo (o la dimensione dello spazio) dello scenario applicativo target.
