La coordinación entre lentes industriales y fuentes de luz

La coordinación entre lentes industriales y fuentes de luz desempeña un papel fundamental en el desarrollo de sistemas de visión artificial de alto rendimiento. Para lograr un rendimiento óptimo en la captura de imágenes, es necesario un ajuste exhaustivo de los parámetros ópticos, las condiciones ambientales y los objetivos de detección. A continuación, se describen varias consideraciones clave para una coordinación eficaz:

I. Equilibrio entre la apertura y la intensidad de la fuente de luz
La apertura (número F) afecta significativamente la cantidad de luz que ingresa al sistema.
Una apertura pequeña (número f alto, p. ej., F/16) reduce la entrada de luz y requiere compensación mediante una fuente de luz de alta intensidad. Su principal ventaja es una mayor profundidad de campo, lo que la hace adecuada para aplicaciones con objetos con variaciones de altura significativas.
Por el contrario, una apertura grande (número f bajo, p. ej., f/2.8) permite la entrada de más luz, lo que la hace ideal para entornos con poca luz o escenas de movimiento a alta velocidad. Sin embargo, debido a su reducida profundidad de campo, es fundamental asegurar que el objetivo permanezca dentro del plano focal.

II. Apertura óptima y coordinación de la fuente de luz
Los objetivos suelen alcanzar su mejor resolución con aperturas medias (aproximadamente uno o dos pasos menores que la apertura máxima). Con esta configuración, la intensidad de la fuente de luz debe ajustarse adecuadamente para mantener un equilibrio favorable entre la relación señal-ruido y el control de la aberración óptica.

III. Sinergia entre la profundidad de campo y la uniformidad de la fuente de luz
Al utilizar una apertura pequeña, se recomienda combinarla con una fuente de luz superficial muy uniforme (p. ej., una fuente de luz de reflexión difusa). Esta combinación ayuda a evitar la sobreexposición o subexposición localizada, garantizando la consistencia de la imagen en condiciones que requieren una gran profundidad de campo.
Al utilizar una gran apertura, se pueden emplear fuentes de luz puntuales o lineales para mejorar el contraste de los bordes. Sin embargo, es necesario ajustar cuidadosamente el ángulo de la fuente de luz para minimizar la interferencia de la luz parásita.

IV. Adaptación de la resolución a la longitud de onda de la fuente de luz
Para tareas de detección de alta precisión, es fundamental seleccionar una fuente de luz que se ajuste a las características de respuesta espectral de la lente. Por ejemplo, las lentes de luz visible deben combinarse con fuentes LED blancas, mientras que las lentes infrarrojas deben utilizarse con fuentes láser infrarrojas.
Además, la longitud de onda de la fuente de luz seleccionada debe evitar las bandas de absorción del revestimiento de la lente para evitar la pérdida de energía y la aberración cromática.

V. Estrategias de exposición para escenas dinámicas
En escenarios de detección de alta velocidad, suele ser necesario combinar una gran apertura con tiempos de exposición cortos. En estos casos, se recomienda una fuente de luz pulsada de alta frecuencia (p. ej., una luz estroboscópica) para eliminar eficazmente el desenfoque de movimiento.
Para aplicaciones que requieren tiempos de exposición prolongados, se debe utilizar una fuente de luz continua estable y se deben considerar medidas como filtros polarizadores para suprimir la interferencia de la luz ambiental y mejorar la calidad de la imagen.