Waarom een tussenringenset onmisbaar is voor elke machine vision engineer

Waarom een tussenringenset thuishoort in de gereedschapskoffer van elke vision engineer

In industriële machine vision draait het vaak om het kunnen detecteren van de kleinste details. Of het nu gaat om het inspecteren van fiducials op een printplaat, het opsporen van microscheurtjes in glas, of het controleren van de oppervlaktestructuur van textiel, vergroting speelt een cruciale rol. Eén van de eenvoudigste hulpmiddelen om dat te realiseren, wordt nog vaak over het hoofd gezien: de tussenringenset.

Een tussenring is een optisch-neutraal, cilindervormig onderdeel dat geplaatst wordt tussen de lens en de camera. Het bevat geen glas of optische elementen. Door de afstand tussen de lens en de beeldsensor te vergroten, verandert het scherpstelbereik van de lens. Hierdoor kan dichter op een object worden scherpgesteld en wordt de vergroting verhoogd. Een standaardlens krijgt zo eigenschappen die vergelijkbaar zijn met een macrolens.

Dit maakt tussenringen bijzonder geschikt voor inspectietaken waarbij details op micronniveau zichtbaar moeten zijn. Denk aan kwaliteitscontrole van soldeerverbindingen, analyse van kunststof oppervlakken of nauwkeurige inspectie van kleine mechanische onderdelen. Een gewone lensconfiguratie volstaat vaak niet voor dit soort taken. Door gebruik te maken van tussenringen, wordt het mogelijk om met bestaande optiek toch de vereiste vergroting te behalen.

Een belangrijk voordeel van een tussenringenset is dat bestaande lenzen opnieuw bruikbaar worden voor toepassingen met grotere vergroting. In plaats van te investeren in gespecialiseerde macro- of telecentrische lenzen, ontstaat de mogelijkheid om met standaard C-mount lenzen een breder toepassingsgebied te bestrijken. Dit is met name interessant bij prototyping, in testopstellingen of in situaties waarbij flexibiliteit gewenst is. De meeste sets bestaan bovendien uit meerdere ringen die gecombineerd kunnen worden, wat toelaat om de vergroting traploos aan te passen.

Er zijn echter ook beperkingen. De werkafstand wordt kleiner naarmate de tussenring langer is. Dit kan onpraktisch zijn in situaties waar fysieke ruimte beperkt is. Daarnaast neemt de hoeveelheid licht die op de sensor valt af, wat invloed heeft op de belichting. In veel gevallen is extra verlichting of een langere belichtingstijd noodzakelijk. Ook de scherptediepte wordt kleiner, waardoor een stabiele montage en nauwkeurige uitlijning belangrijk zijn om tot betrouwbare inspectieresultaten te komen.

De vergroting die bereikt wordt, kan eenvoudig worden berekend met de formule:

$$M = frac{L}{f}$$

 ​​

Daarbij is $M$ de vergroting, $L$ de totale lengte van de tussenring in millimeters en $f$ de brandpuntsafstand van de lens. Deze formule gaat uit van een lens die scherpgesteld is op oneindig. In dat geval is de oorspronkelijke vergroting van de lens te verwaarlozen. Wanneer meerdere tussenringen gecombineerd worden, mogen de lengtes bij elkaar worden opgeteld.

Een voorbeeld: bij gebruik van een 35 mm lens met een tussenring van 17,5 mm ontstaat een vergroting van 0,5x. Wordt een tweede ring van 17,5 mm toegevoegd, dan ontstaat een vergroting van 1,0x. Dit betekent dat het object op ware grootte op de sensor wordt afgebeeld, wat ideaal is voor nauwkeurige metingen en inspecties.

Een tussenringenset biedt dus een eenvoudige, flexibele en betaalbare manier om standaard visionhardware geschikt te maken voor toepassingen die hogere optische prestaties vereisen. In elke gereedschapskoffer van een vision engineer hoort deze tool daarom thuis.