Die größten Fehler, die Unternehmen bei der Spezifikation von Bildverarbeitungsobjektiven machen

Das Objektiv ist die am meisten unterschätzte Komponente in einem Bildverarbeitungssystem. Man verbringt Wochen mit der Auswahl einer Kamera, vergleicht Sensoren und Auflösungen bis auf das letzte Pixel und greift dann nach dem erstbesten Objektiv, das gerade im Regal liegt, um es davorzusetzen. Das ist genau verkehrt herum. Die Kamera kann nur das Bild erfassen, das ihr das Objektiv liefert. Eine schlechte Objektivwahl begrenzt die Leistung von allem, was dahinter kommt, ganz gleich wie gut die Kamera ist.

Das Frustrierende ist, dass Objektivfehler bemerkenswert vorhersehbar sind. Nach Jahren der Spezifikation dieser Systeme sehen wir immer wieder dieselben wenigen Fehler. Jeder davon lässt sich mit ein paar Minuten Rechnen vermeiden, bevor jemand eine Bestellung aufgibt. Dieser Leitfaden geht die größten Fehler durch, die Unternehmen bei der Spezifikation eines Objektivs machen, warum jeder davon schadet und wie man es richtig macht. Am Ende finden Sie einen Link zu unserem Objektivrechner, damit Sie die Zahlen an Ihrer eigenen Anwendung in die Praxis umsetzen können.

Fehler eins: den Arbeitsabstand schätzen

Der Arbeitsabstand ist der Abstand zwischen dem Objektiv und dem Teil, das Sie prüfen. Es ist der Fehler, den wir am häufigsten sehen. Man schätzt ihn danach, wo die Kamera in der Maschine voraussichtlich sitzen wird, bestellt ein Objektiv und stellt dann auf dem Prüfstand fest, dass das Objektiv bei diesem Abstand nicht fokussiert oder nicht das Sichtfeld liefert, das man angenommen hatte.

Der Grund, warum das viele überrascht, ist, dass Arbeitsabstand, Brennweite und Sichtfeld miteinander verknüpft sind. Sie können sie nicht unabhängig voneinander wählen. Für ein bestimmtes Objektiv und einen bestimmten Sensor legt der festgelegte Arbeitsabstand das Sichtfeld fest. Wenn Sie ein bestimmtes Sichtfeld in einem bestimmten Abstand benötigen, gibt das die Brennweite des Objektivs vor. Schätzen Sie einen Wert, und die anderen stimmen nicht. Die Lösung ist einfache Arithmetik, die im Voraus erledigt wird. Messen Sie den Platz, den Sie tatsächlich haben, legen Sie das Sichtfeld fest, das Sie brauchen, um das Teil richtig zu sehen, und berechnen Sie dann die Brennweite, die Ihnen dieses Sichtfeld in diesem Abstand liefert. Genau das erledigt ein Objektivrechner in Sekunden. Er verwandelt einen häufigen und teuren Fehler in ein gelöstes Problem, bevor Sie irgendetwas kaufen.

Fehler zwei: die Anpassung der Sensorgröße ignorieren

Dieser ist weniger offensichtlich und genauso schädlich. Jedes Objektiv projiziert ein kreisförmiges Bild. Dieser Bildkreis hat eine Größe. Auch jeder Kamerasensor hat eine physische Größe, beschrieben als Format wie 1/1,8", 2/3", 1" oder 1,1". Damit das System funktioniert, muss das Objektiv einen Bildkreis projizieren, der mindestens so groß ist wie der Sensor, vor dem es sitzt. Setzen Sie ein für einen kleinen Sensor ausgelegtes Objektiv auf eine Kamera mit einem größeren, deckt der Bildkreis nicht den ganzen Sensor ab. Das Ergebnis sind dunkle, unscharfe, verzerrte Ecken, ein Problem, das Vignettierung genannt wird, bei dem die Ränder Ihres Bildes in Schatten und Unschärfe abfallen.

Das ist heute wichtiger als früher, da die Sensoren immer größer werden. Moderne hochauflösende Kameras verwenden große Sensoren. Sie brauchen Objektive, die dafür ausgelegt sind, sie abzudecken. Genau deshalb geben die Objektivreihen, die wir liefern, das Sensorformat und die Auflösung an, für die sie gebaut sind. Ein Objektiv wie die MPX-Serie von Computar ist dafür ausgelegt, Sensoren bis zu einer angegebenen Größe abzudecken. Die großformatigen hochauflösenden Objektive von Kowa und Computar sind für die großen Sensoren der neuesten Kameras gemacht. Die Regel ist einfach. Prüfen Sie das Sensorformat Ihrer Kamera und wählen Sie dann ein Objektiv, dessen Bildkreis ihn abdeckt. Ein Objektiv, das für Ihren Sensor zu klein ist, lässt sich nicht per Software korrigieren.

Fehler drei: die Auflösung zu niedrig ansetzen

Man neigt dazu, Auflösung als reine Eigenschaft der Kamera zu betrachten, gemessen in Megapixeln. Das ist sie nicht. Auch das Objektiv hat eine Auflösung. Wenn das Objektiv das feine Detail nicht auflösen kann, spielt es keine Rolle, wie viele Megapixel die Kamera hat, denn das Detail erreicht den Sensor nie. Eine Kamera mit vielen Megapixeln hinter einem Objektiv mit geringer Auflösung ist ein schneller Weg, Geld zu verschwenden, denn Sie haben für einen Sensor bezahlt, der ein Detail sehen kann, das das Objektiv ihm nicht liefern kann.

Die Auflösung eines Objektivs wird oft als Megapixel-Angabe ausgedrückt, die Sensorauflösung, der das Objektiv gerecht werden soll, oder in Linienpaaren pro Millimeter, einem Maß für das feinste Detail, das es unterscheiden kann. Das Prinzip ist in beiden Fällen dasselbe. Das Objektiv muss mindestens so viel Detail auflösen können, wie die Kamera erfassen kann, sonst wird die Kamera ausgebremst. Deshalb tragen unsere höher auflösenden Objektive ausdrückliche Angaben. Die MPY-Serie von Computar ist für 24-Megapixel-Sensoren ausgelegt und die Kowa FC24M ebenso, gerade damit sie mit den hochauflösenden Kameras mithalten können, mit denen sie kombiniert werden. Wenn Sie ein System spezifizieren, ist die Frage der Auflösung nicht nur, wie viele Megapixel die Kamera hat. Es geht darum, ob das Objektiv diese Auflösung tatsächlich an den Sensor liefern kann.

Es gibt eine praktische Version davon, die es wert ist, gesagt zu werden. Ermitteln Sie das kleinste Merkmal, das Sie wirklich erkennen müssen. Stellen Sie sicher, dass die gesamte Bildkette, Kamera und Objektiv zusammen, es auflösen kann. Eine Auflösung zu spezifizieren, die das Objektiv nicht leisten kann, ist ein sehr häufiger und sehr vermeidbarer Weg, am Ende enttäuscht zu sein.

Fehler vier: die Verzeichnung vergessen

Der letzte der großen vier ist derjenige, der Messanwendungen still und leise ruiniert. Verzeichnung ist die Neigung eines Objektivs, gerade Linien zu krümmen. Eine gerade Kante nahe dem Bildrand erscheint leicht gekrümmt. Jedes Standardobjektiv hat eine gewisse Verzeichnung. Für viele Prüfaufgaben, eine Anwesenheitskontrolle oder eine einfache Fehlerprüfung, spielt eine kleine Menge überhaupt keine Rolle. Aber wenn Sie messen, ist die Verzeichnung eine direkte Fehlerquelle. Ein Merkmal, das nahe dem Bildrand gemessen wird, ergibt einen anderen Wert als dasselbe Merkmal, das in der Mitte gemessen wird.

Der Fehler besteht darin, die Verzeichnung zu ignorieren, wenn die Anwendung eine Messanwendung ist. Man ist dann verwundert, wenn die Messwerte je nachdem schwanken, wo das Teil im Sichtfeld liegt. Es gibt zwei Wege, damit richtig umzugehen. Der erste ist, ein verzeichnungsarmes Objektiv zu wählen und, wo die Software es unterstützt, die verbleibende Restverzeichnung herauszurechnen. Der zweite, für die anspruchsvollste Messung, ist der Einsatz eines telezentrischen Objektivs. Ein telezentrisches Objektiv ist so ausgelegt, dass sich die Vergrößerung nicht mit dem Abstand ändert und die Verzeichnung extrem gering ist. Genau das braucht präzises Messen. Die von uns gelieferten hochauflösenden Objektivfamilien umfassen verzeichnungsarme Ausführungen. Es gibt auch telezentrische Optionen für Messaufgaben. Der Punkt ist, früh zu entscheiden, ob Ihre Anwendung eine Messanwendung ist. Wenn ja, ist die Verzeichnung etwas, das Sie einplanen müssen, nicht erst später entdecken.

Die vier Fehler auf einen Blick

Hier sind die vier zusammen, mit dem, was jeder einzelne Sie tatsächlich kostet. Der gemeinsame Nenner ist, dass alle vier vor dem Kauf entschieden werden. Alle vier lassen sich mit der richtigen Berechnung im Vorfeld vermeiden.

Warum diese Fehler so leicht zu vermeiden sind

Was alle vier verbindet, ist, dass es Spezifikationsfehler sind, keine ingenieurtechnischen Versäumnisse. Keiner davon passiert, weil das Problem zu schwierig war. Sie passieren, weil ein Objektiv nach Augenmaß gewählt wurde, oder aus Gewohnheit, oder nach dem, was gerade in der Schublade lag, statt danach, was die Anwendung tatsächlich braucht. Das ist eine gute Nachricht. Es bedeutet, dass sie vollständig vermeidbar sind. Sie zu vermeiden kostet nichts als ein wenig Nachdenken, bevor die Bestellung hinausgeht.

Der Arbeitsabstand, die Sensorabdeckung, die Auflösung und die Verzeichnung sind alles Dinge, die Sie im Voraus aus den Parametern Ihrer Anwendung bestimmen können. Die Teilegröße, der Platz, den Sie haben, das kleinste Merkmal, das Sie sehen müssen, sowie die Frage, ob Sie messen oder nur prüfen. Geben Sie diese ein, und die richtige Objektivspezifikation ergibt sich von selbst. Es ist weitaus günstiger, dies auf dem Papier richtig zu machen, als das falsche Objektiv zu bestellen, darauf zu warten und an der Linie festzustellen, dass das Bild nicht gut genug ist.

Bringen Sie die Zahlen in Ordnung, bevor Sie kaufen

Das Objektiv verdient dieselbe Sorgfalt wie die Kamera, denn es setzt die Obergrenze für alles, was die Kamera leisten kann. Den Arbeitsabstand schätzen, den Sensor falsch anpassen, die Auflösung zu niedrig ansetzen und die Verzeichnung vergessen sind die vier Fehler hinter den meisten enttäuschenden Objektivwahlen. Alle vier laufen darauf hinaus, die Berechnung vor der Festlegung durchzuführen und nicht danach. Ein richtig gewähltes Objektiv verschwindet in einem System, das einfach funktioniert. Ein nach Augenmaß gewähltes Objektiv ist ein Problem, mit dem Sie über die gesamte Lebensdauer der Installation kämpfen.

Damit die Berechnung leicht fällt, haben wir einen Objektivrechner gebaut, der Ihren Arbeitsabstand, Ihr Sichtfeld und Ihren Sensor nimmt und dann die Brennweite und die Objektivspezifikation ermittelt, die Sie brauchen. Es ist der schnellste Weg, jeden einzelnen der oben genannten Fehler zu vermeiden. Die Nutzung ist kostenlos. Wenn Ihre Anwendung knifflig ist oder Sie lieber möchten, dass eine Person die Wahl mit Ihnen prüft, hilft Ihnen unser Team jederzeit gern. Wir können ein Objektiv an Ihren echten Teilen in unserem Labor erproben, bevor Sie sich festlegen.

Nutzen Sie unseren Objektivrechner: bringen Sie die Zahlen in Ordnung

Kontakt: info@clearview-imaging.com | +49 89 12085456

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