Comment la technologie à lentille liquide transforme la lecture de codes-barres

La dernière génération de lentilles liquides facilite la mise au point automatique et constitue désormais la meilleure solution pour un large éventail de problèmes liés à la vision industrielle. Ces lentilles sont idéales pour la lecture de codes-barres, le tri des paquets, l’inspection de la qualité, l’automatisation et bien d’autres utilisations.

Les compromis dans le choix des bonnes optiques

Lors de la configuration d’une application de lecture de codes-barres, il est essentiel de choisir l’optique la mieux adaptée à cette application. En effet, une optique qui se prête particulièrement bien à une application peut s’avérer bien moins performante pour une autre, en fonction des conditions d’éclairage, de la distance, de la taille de l’élément à capturer et de divers autres facteurs.

L’optique capte la lumière réfléchie par l’objet ou la zone d’intérêt et la redirige vers le capteur de la caméra. Un objet est net lorsqu’un point de lumière sur ce dernier est la plus petite zone possible sur le capteur de la caméra, idéalement un point.

Différentes optiques ont différentes puissances et réfléchissent la lumière dans des proportions différentes selon leur forme et leur indice de réfraction. Cet aspect influence la distance focale, la distance entre l’optique et le capteur d’images lorsque l’objet est net. Le choix de l’optique implique de faire des compromis entre la distance de travail, le champ de vision, ainsi que la taille et la résolution du capteur de la caméra.

Lorsque la tâche change, l’optique doit être changée également

Si le champ de vision et la distance de travail exigés par une application sont constants, une caméra avec une distance focale fixe convient parfaitement. Toutefois, dans la plupart des applications, l’un ou l’autre de ces paramètres, voire les deux, peuvent varier, parfois de façon continue, parfois par étapes distinctes. Dans ce cas, il faut changer la mise au point, sans quoi l’image sera dégradée de manière trop importante.

Le changement de mise au point est un problème de longue date dans la vision industrielle. Par le passé, les solutions à ce problème ont consisté à déplacer physiquement l’optique pour modifier la distance focale et donc le champ de vision et le point de mise au point. Une autre solution était d’utiliser une autre optique avec une distance focale différente.

Récemment, la technologie de mise au point automatique dotée de lentilles liquides qui modifient leur courbure a permis d’accroître la fonctionnalité des caméras individuelles et d’éliminer un grand nombre de mécanismes complexes, transformant ainsi un large éventail d’applications industrielles et autres.

Qu’est-ce que la technologie de mise au point automatique et quelle est son utilité ?

Les caméras peuvent utiliser différentes méthodes pour trouver le point de mise au point approprié. Les méthodes passives consistent à analyser l’image cible à l’aide de différents types d’algorithmes, notamment la détection de la phase et du contraste. Les méthodes actives s’appuient sur un capteur externe qui mesure la distance par rapport à la cible directement à l’aide d’un laser ou des ultrasons. Le choix de la méthode dépend donc des circonstances spécifiques.

En réponse au signal indiquant que l’objet est flou, ou que la distance par rapport à ce dernier a changé, l’optique de la caméra modifie sa distance focale jusqu’à ce que l’objet soit à nouveau net.

La mise au point automatique est bien sûr utilisée sur les caméras personnelles et les téléphones portables, mais elle est aussi très présente dans la vision industrielle. Le désir d’un moyen plus simple et plus flexible de modifier la mise au point se fait sentir depuis longtemps, mais il existe désormais des lentilles liquides qui peuvent modifier leur forme et donc leur capacité à réfléchir la lumière.

Comment fonctionnent les lentilles liquides ?

Les lentilles liquides sont des cellules autonomes d’huile optique qui se transforment en lentilles précises grâce à un effet appelé électromouillage, qui leur permet de modifier leur courbure de façon prévisible lorsqu’elles sont exposées à un courant électrique. Ce changement de courbure, qui modifie la distance focale et la distance de travail, se produit en quelques millisecondes, tout comme le retour à la forme d’origine non altérée.

À l’instar d’une optique classique, une lentille liquide est un élément optique unique qui fait généralement partie d’un ensemble composé de plusieurs éléments au lieu d’être utilisée seule. Une optique unique seule produit une image avec plusieurs défauts, appelés aberrations, tels qu’une mise au point différente à points divers sur l’optique, des franges de couleur et diverses déformations. Les concepteurs d’optiques utilisent une ou plusieurs optiques supplémentaires pour pallier ces problèmes, en fonction des applications spécifiques. Selon l’application, la lentille liquide est placée à différents endroits dans la pile d’optiques.

Quels sont les avantages des lentilles liquides ?

La mise au point automatique est essentielle pour un lecteur imageur de codes afin qu’il puisse s’adapter instantanément à des objets se trouvant à des distances variables, à des types d’objets différents et à la nécessité de modifier le champ de vision. Les lentilles liquides surpassent largement les autres méthodes en termes de vitesse et de facilité d’utilisation.

Les lentilles liquides sont aussi considérablement plus petites et plus légères que les optiques mécaniques avec des caractéristiques équivalentes. La suppression du mécanisme de mise au point, ainsi que de la nécessité de déplacer physiquement les optiques pour changer la mise au point, a permis de réduire les dimensions et le poids de la caméra. Les caméras dotées de lentilles liquides peuvent être utilisées sur les lignes de production où l’espace est restreint et dans les applications de traitement des colis auxquelles une caméra classique ne se prête pas.

Dans un environnement industriel, les chocs et les vibrations peuvent dégrader considérablement la qualité de l’image, ce qui nécessite souvent un repositionnement et un réétalonnage. Les lentilles liquides ne contiennent aucune pièce mécanique mobile. En plus de ne pas être sujettes à l’usure, elles sont beaucoup plus résistantes aux chocs et aux vibrations. Si un quelconque mouvement provoque une perte de netteté pour l’optique, celle-ci réagit instantanément.

Elles sont plus durables que les ensembles optiques classiques. Les systèmes de mise au point mécaniques, qui comprennent des moteurs et des guides mécaniques, perdent leur efficacité après environ 100 000 cycles, tandis que les lentilles liquides, qui ne contiennent aucune pièce mobile, peuvent supporter plus de 50 millions de cycles.

Les lentilles liquides sont totalement silencieuses. Cet aspect peut ne pas être important dans les applications industrielles, mais il peut devenir un avantage en cas d’utilisation dans un environnement clinique.

Utilisations spécifiques des lentilles liquides

Les lentilles liquides avec mise au point automatique résolvent de nombreux problèmes rencontrés sur les lignes à grande vitesse modernes. Dans la lecture de codes 2D, où les objets sont de différentes tailles et les codes dans plusieurs sens, la mise au point peut être changée rapidement entre deux paquets.

L’inspection visuelle des cartes de circuit imprimé peut être complexe en raison de petites déformations sur ces dernières, ce qui modifie le point de mise au point optimale. Une lentille liquide peut se mettre au point chaque fois que nécessaire pour assurer l’inspection de la zone de la carte de circuit imprimé concernée. Les lentilles liquides trouvent des applications dans de nombreux domaines, notamment les caméras laparoscopiques, les véhicules aériens sans pilote et les lasers.

Les lentilles liquides sont une technologie transformatrice

Grâce aux lentilles liquides avec mise au point automatique, les lecteurs de codes-barres trouvent leur utilité dans un plus grand nombre d’applications, ce qui réduit le nombre de caméras à acheter et augmente leur durée de vie. Pour en savoir plus sur la technologie Cognex, téléchargez le guide produit Lecteurs de codes-barres.