Die Objektive befinden sich ganz vorne, im Weg des Bildverarbeitungssignals und der Lichtinformation. Die Linse ist die Komponente des Bildverarbeitungssystems, deren Parameter die Erstellung des Bildes, den Inhalt und die Art und Weise seiner Interpretation bestimmen.

Optisches Glas muss nicht für alle in der Bildverarbeitung verwendeten Wellenlängen transparent sein. Dies gilt insbesondere für UV- und Infrarot-Beleuchtung.

Daher hängt die gewählte Wellenlänge von der Art des zu prüfenden Materials, der Farbe und der Art der Prüfung ab.

Ein wichtiger Indikator für die Objektivauswahl ist die Bestimmung des Sichtfeldes nach dem Arbeitsabstand, den das Objektiv steuern kann, sowie die Größe des Kamerasensors. 

 

Der Maßstab für Vergrößerungen/Reduktionen ergibt sich aus dem Verhältnis zwischen der Größe des Bildsensors und dem Sichtfeld. Sie hat einen erheblichen Einfluss auf die Pixelauflösung, d.h. der Sensor kann kleinste Details erkennen. Bei entozentrischen Objektiven kann der Abbildungsmaßstab durch Veränderung des Arbeitsabstandes verändert werden. Bei telezentrischen Objektiven ist es dagegen nicht möglich, den Maßstab des Bildes zu verändern, da das Sichtfeld fixiert ist.

 

Der Arbeitsabstand bezieht sich auf den Abstand zwischen dem Kamerasensor und dem zu prüfenden Teil. Je nach Sichtfeld, Größe des Sensors und des verwendeten Objektivs variiert der Arbeitsabstand.

 

 Die C- und CS-Halterung wurde für den Einsatz in Matrixkameras entwickelt. Objektivrahmen mit einem größeren Durchmesser als C-Mount-Objektive werden hauptsächlich für Zeilenkameras verwendet. CS-Mount-Objektive können mit 5 mm Zwischenring in C-Mount-Kameras verwendet werden. Das Gegenteil ist nicht möglich. Der Objektivanschluss ist eng mit der Brennweite verbunden.

 

Objektivanschluss

Gewinde

Brennweite des Flansches

 / mm

S-Montage

M12 x 0.5

unbestimmt

C-Rahmen

1 "x 1/32"

17.523

CS Montage

1 "x 1/32"

12.5

F-Montage

Bajonett NIKON

46.5

Bei ethnozentrischen Objektiven bestimmt die Brennweite den Blickwinkel des Objektivs. Eine kurze Brennweite bedeutet einen weiten Blickwinkel, eine lange einen schmaleren Blickwinkel. Die Brennweite und der Blickwinkel sind umgekehrt proportional: Durch Halbierung der Brennweite wird der Blickwinkel verdoppelt. Die gleiche Brennweite erzeugt unterschiedliche Blickwinkel und damit unterschiedliche Sehfelder. Objektive mit veränderbarer Brennweite (Zoomobjektive) eignen sich für den Laboreinsatz für schnelle und flexible Versuchsaufbauten. Objektive mit fester Brennweite werden in der Industrie eingesetzt.

 

Die Blenden dienen zur Steuerung des Beleuchtungsabstandes der Linse. Die Öffnung ist im Ring befestigt, sie muss immer mechanisch korrigierbar sein. Der Lichtstrom wird durch Schließen der Blende halbiert und durch Öffnen verdoppelt. Je kleiner die Blendenzahl, desto heller wird das Objektiv, so dass Bilder mit weniger Außenbeleuchtung aufgenommen werden können.

Hängt von der Größe des Pixels im Sensor und der Blendenbaugruppe ab. Ob das Objektiv ethnozentrisch, telezentrisch oder hypozentrisch ist, die Schärfentiefe hängt ausschließlich von drei Faktoren ab: der Blende, dem Maßstab des Bildes und dem zulässigen Grad der Unschärfe. Durch das Tiefenschärfenintervall muss sich das zu untersuchende Objekt bei der Inspektion nicht immer in einem konstanten Abstand zur Kamera befinden, sondern kann auf einem Weg zuverlässig erkannt werden.

 


Grundsätzlich haben alle Objektive Abbildungsfehler. Die Chancen, dass ein Objektiv genaue Bilder erzielen kann, hängen stark von seiner Konstruktion, den verwendeten Materialien und der Komplexität seiner optischen Konstruktion ab und spiegeln sich im Preis verschiedener Objektivtypen wider. Bildsensoren mit kleineren Pixeln benötigen auch Objektive mit höherer Auflösung. Die qualitative Charakterisierung von Linsen ist ein komplexes Thema und kann nicht in wenigen Parametern dargestellt werden. Es ist physisch unmöglich, und es wäre auch finanzieller Wahnsinn, zu versuchen, ein allgemeines Hochleistungsziel zu erreichen. Daher kann es sehr hilfreich sein, die einzelnen Kriterien für die Bewertung des Objektivs nach seiner Verwendung zu betrachten:

Geometrische Treue:
Verzerrungsparameter: Legt fest, inwieweit das Objekt und das Testbild in der Geometrie mathematisch ähnlich sind.

Modulationsübertragungsfunktion (MTF):
Auflösungsparameter: charakterisiert die feinen Details, die durch das Linsenglas dargestellt werden und mit denen der Kontrast besser dargestellt werden kann.

Treue des Glanzes:
Vignetteneinstellung: beschreibt den Helligkeitsverlust, der an den Rändern des Bildes zu erwarten ist.

Farbtreue:
Farbbildfehlerparameter: beschreibt die Effizienz der Farbübertragung durch das Objektiv und/oder welche Fehler in den Farbeffekten am Bildrand auftreten.

Allgemeine Informationen über Bildfehler:

● Im Allgemeinen sind Bildfehler weniger häufig in der Bildmitte und häufiger an den Rändern.
● Bildfehler können durch eine mittlere Blende minimiert werden.
● Objektive mit kurzen Brennweiten haben aufgrund der Objektivkrümmung immer mehr Abbildungsfehler als Objektive mit langen Brennweiten.

Die Qualität der Objektive kann die Verwendung einer Vielzahl von Eigenschaften und Parametern nur ausgiebig demonstrieren.

Übergänge von Licht von Luft zu Glas und von Glas zu Luft, auch innerhalb der Linse, sind mit Helligkeits- und Kontrastverlust verbunden. Moderne Linsenkonstruktionen enthalten immer mehrere Linsen, wodurch sich der Helligkeits- und Kontrastverlust erhöht, so dass Maßnahmen zur Minimierung dieser Verluste entwickelt werden müssen.

Erreicht wird dies durch dünne, optisch transparente Schichten, die im Vakuum auf die Linse aufgedampft werden und dem menschlichen Auge als Farbnebel auf der Linsenoberfläche erscheinen. Schon die einzelnen Ebenen führen zu einer deutlichen Erhöhung der Transparenz und des Kontrastes der Bilder.

Neben dem visuellen Eindruck der dem Menschen vertrauten ethnozentrischen Perspektive werden in der Bildverarbeitung auch telezentrische und hypozentrische Objektive eingesetzt.

Anwendung:
Farbkontrolle, Zeichenkodierung und -lesung, Drehlageerkennung. Volle Anwesenheitskontrolle. Für metrische Messungen sind sie extrem begrenzt.

Objektive mit fester Brennweite:
Sie haben eine ethnozentrische Perspektive, die durch die Brennweite festgelegt ist und weitgehend durch Brennweiten- und Helligkeitsdaten gekennzeichnet ist.

Die Makroziele:
Sie haben einen kürzeren minimalen Arbeitsabstand als Standardobjektive, was durch die Erhöhung der Kosten für den optischen Aufbau erreicht wird. Sie erzeugen Bilder, die im Nahbereich besonders hochwertig sind.

Senkrechte Linsen:
Sie sind ein spezielles Design von ethnozentrischen Objektiven, die bei beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden können. Hauptsächlich sind diese Objektive nur mit einer Brennweite von > 25 mm erhältlich. Die Senkrechtlinsen zeigen immer die invertierten Bilder.

Telezentrische Objektive eignen sich besonders für präzise metrische Messungen, auch für Prüfaufgaben, zur Erfassung von Anwesenheitskontrollen und Vollständigkeit auf großen zu prüfenden Flächen mit unterschiedlichen Höhen und Maßen, sowie für geometrisch komplexe Teile, die nicht mit ethnozentrischen Objektiven geprüft werden können. Auch Teile mit unterschiedlichen Oberflächen, glänzende und optisch aktive Materialien wie Glas und Kunststoff sind für diese Art der Prüfung besonders geeignet.

Telezentrizität hat nichts mit Schärfentiefe zu tun. Es beschreibt die Änderungen in der Bildgröße. In der Tiefenschärfe hingegen werden die Veränderungen der Bildschärfe beschrieben. Außerdem hat das Prinzip der Telezentrie keinen Einfluss auf die Schärfentiefe. Die gleichen Bedingungen gelten für telezentrische und ethnozentrische Ziele.

Der optische Aufbau von telezentrischen Objektiven ist relativ lang und benötigt ausreichend Platz. In jedem Fall ist eine genaue Orientierung zwischen dem zu prüfenden Objektiv und der mehrachsigen Beleuchtung erforderlich. Geschieht dies nicht, kann es aufgrund der Parallelprojektion zu keinen nennenswerten Problemen kommen.