Industriekameras sind Schlüsselkomponenten in Bildverarbeitungssystemen. Ihre wichtigste Funktion besteht darin, optische Signale in geordnete elektrische Signale für kleine, hochauflösende Industriekameras umzuwandeln.
In Bildverarbeitungssystemen entspricht die Linse einer Industriekamera dem menschlichen Auge, und ihre Hauptfunktion besteht darin, das optische Zielbild auf die lichtempfindliche Oberfläche des Bildsensors (Industriekamera) zu fokussieren.
Alle vom visuellen System verarbeiteten Bildinformationen können vom Objektiv der Industriekamera gewonnen werden. Die Qualität derIndustriekameraobjektivwird sich direkt auf die Gesamtleistung des visuellen Systems auswirken.
Als eine Art bildgebender Ausrüstung bilden Industriekameraobjektive üblicherweise ein komplettes Bildaufnahmesystem mit Stromversorgung, Kamera usw. Daher richtet sich die Auswahl der Industriekameraobjektive nach den Anforderungen des Gesamtsystems. Im Allgemeinen kann sie unter folgenden Aspekten analysiert und berücksichtigt werden:
1.Wellenlänge und Zoomobjektiv oder nicht
Es ist relativ einfach festzustellen, ob für eine Industriekamera ein Zoomobjektiv oder ein Objektiv mit fester Brennweite benötigt wird. Zunächst muss geprüft werden, ob die Arbeitswellenlänge des Objektivs im Fokusbereich liegt. Wenn während des Aufnahmevorgangs die Vergrößerung geändert werden muss, ist ein Zoomobjektiv erforderlich; andernfalls genügt ein Objektiv mit fester Brennweite.
Bezüglich der Arbeitswellenlänge vonIndustriekameraobjektiveDer sichtbare Lichtbereich ist am gebräuchlichsten, es gibt aber auch Anwendungen in anderen Spektralbereichen. Sind zusätzliche Filtermaßnahmen erforderlich? Handelt es sich um monochromatisches oder polychromatisches Licht? Lässt sich der Einfluss von Streulicht wirksam vermeiden? Diese Aspekte müssen sorgfältig abgewogen werden, bevor die Arbeitswellenlänge der Linse bestimmt wird.
Wählen Sie industrielle Kameraobjektive
2.Sonderwünsche werden priorisiert.
Je nach Anwendung können spezielle Anforderungen bestehen. Diese müssen zunächst geprüft werden, beispielsweise ob eine Messfunktion benötigt wird, ob ein telezentrisches Objektiv erforderlich ist, ob die Schärfentiefe sehr groß ist usw. Die Schärfentiefe wird oft unterschätzt, muss aber von jedem Bildverarbeitungssystem berücksichtigt werden.
3.Arbeitsabstand und Brennweite
Arbeitsabstand und Brennweite werden üblicherweise gemeinsam betrachtet. Im Allgemeinen geht man davon aus, zunächst die Systemauflösung zu bestimmen, dann die Vergrößerung in Kombination mit der CCD-Pixelgröße zu verstehen und schließlich den möglichen Objekt-Bild-Abstand unter Berücksichtigung der räumlichen Gegebenheiten zu ermitteln, um so die Brennweite des Objektivs für die Industriekamera abzuschätzen.
Daher hängt die Brennweite des Objektivs einer Industriekamera vom Arbeitsabstand des Objektivs und der Kameraauflösung (sowie der CCD-Pixelgröße) ab.
Was bei der Auswahl von Objektiven für Industriekameras zu beachten ist
4.Bildgröße und Bildqualität
Die Bildgröße desIndustriekameraobjektivDie Auswahl sollte mit der Größe der lichtempfindlichen Oberfläche der Industriekamera kompatibel sein, und es sollte das Prinzip „groß, um klein aufzunehmen“ befolgt werden, d. h. die lichtempfindliche Oberfläche der Kamera darf die durch das Objektiv vorgegebene Bildgröße nicht überschreiten, da sonst die Bildqualität am Rand des Sichtfelds nicht gewährleistet werden kann.
Die Anforderungen an die Bildqualität hängen hauptsächlich von der MTF und der Verzerrung ab. Bei Messanwendungen sollte der Verzerrung besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden.
5.Blende und Objektivanschluss
Die Blendenöffnung von Industriekameraobjektiven beeinflusst hauptsächlich die Helligkeit der Bildfläche, aber in der heutigen Bildverarbeitung wird die endgültige Bildhelligkeit von vielen Faktoren wie Blendenöffnung, Kamerapartikeln, Integrationszeit, Lichtquelle usw. bestimmt. Um die erforderliche Bildhelligkeit zu erreichen, sind daher mehrere Justierungsschritte notwendig.
Der Objektivanschluss einer Industriekamera bezeichnet die Schnittstelle zwischen Objektiv und Kamera; beide müssen zueinander passen. Passen sie nicht, sollte ein Austausch in Betracht gezogen werden.
Faktoren, die bei der Auswahl von Objektiven für Industriekameras zu berücksichtigen sind
6.Kosten und technologische Reife
Wenn nach eingehender Prüfung der oben genannten Faktoren mehrere Lösungen zur Verfügung stehen, die die Anforderungen erfüllen, können Sie die Gesamtkosten und die technische Reife berücksichtigen und diesen Lösungen den Vorrang einräumen.
PS: Beispiel für die Objektivauswahl
Im Folgenden geben wir ein Beispiel für die Auswahl eines Objektivs für eine Industriekamera. Beispielsweise muss ein Bildverarbeitungssystem zur Münzerkennung mit einem solchen Objektiv ausgestattet sein.IndustriekameraobjektivDie bekannten Einschränkungen sind: Der CCD-Sensor der Industriekamera hat einen Durchmesser von 2/3 Zoll, die Pixelgröße beträgt 4,65 μm, es handelt sich um einen C-Mount, der Arbeitsabstand beträgt mehr als 200 mm, die Systemauflösung beträgt 0,05 mm und die Lichtquelle ist eine weiße LED-Lichtquelle.
Die grundlegende Analyse zur Auswahl von Objektiven sieht wie folgt aus:
(1) Als Lichtquelle für weiße LEDs sollte ein Objektiv im Bereich des sichtbaren Lichts verwendet werden, ein Zoom ist nicht erforderlich, und es kann ein Objektiv mit fester Brennweite gewählt werden.
(2) Für industrielle Inspektionen ist eine Messfunktion erforderlich, daher muss das gewählte Objektiv eine geringe Verzerrung aufweisen.
(3) Arbeitsabstand und Brennweite:
Bildvergrößerung: M=4,65/(0,05 x 1000)=0,093
Brennweite: F = L*M/(M+1) = 200*0,093/1,093 = 17 mm
Soll der Objektivabstand größer als 200 mm sein, muss die Brennweite des gewählten Objektivs größer als 17 mm sein.
(4) Die Bildgröße des gewählten Objektivs sollte nicht kleiner als das CCD-Format sein, also mindestens 2/3 Zoll betragen.
(5) Der Objektivanschluss muss ein C-Mount sein, damit er mit Industriekameras verwendet werden kann. Eine bestimmte Blendenöffnung ist derzeit nicht erforderlich.
Durch die Analyse und Berechnung der oben genannten Faktoren lässt sich ein vorläufiger Rahmen für Industriekameraobjektive erstellen: Brennweite größer als 17 mm, Festfokus, sichtbarer Lichtbereich, C-Mount, Kompatibilität mit mindestens 2/3-Zoll-CCD-Pixelgröße und geringe Bildverzerrung. Auf Basis dieser Anforderungen kann eine weitere Auswahl getroffen werden. Erfüllen mehrere Objektive diese Anforderungen, empfiehlt es sich, sie weiter zu optimieren und das beste Objektiv auszuwählen.
Schlussbetrachtung:
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Veröffentlichungsdatum: 21. Januar 2025
