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Bildverarbeitungsobjektive: Auswahl des richtigen Objektivs für Ihre Anwendung

In Teil 1 und Teil 2 dieser Blog-Reihe zum Thema Bildverarbeitungsobjektive haben wir eine Reihe von Parametern behandelt, die zur Gesamtbildqualität beitragen. Wir haben auch einen grundlegenden Blick auf MTF-Kurven und Ihre Funktionsweise geworfen und Aberrationen sowie Verzerrungen bei Objektiven abgehandelt.

Im Blog dieser Woche bringen wir alles was wir bisher gelernt haben in den grundlegenden Entscheidungsprozess mit ein den wir bei der Auswahl eines Bildverarbeitungsobjektives bestreiten.

Die folgende Anleitung basiert auf der Annahme das sie sich bereits für Ihre Kamera und Beleuchtungskomponenten entschieden haben oder diese bereits besitzen.

Computar bietet eine breite Palette hochwertiger Bildverarbeitungsobjektive, die in verschiedenen Brennweiten und Auflösungen erhältlich sind.

Was macht ein Objektiv perfekt?

Es gibt viele Variablen, die Objektive unterscheiden und diese sollten eingehend geprüft werden, bevor man sich festlegt. Die beiden grundlegendsten dieser zwei Variablen sind Brennweite und maximale Blende.

Die Brennweite bestimmt die Vergrößerung des auf die Bildebene projizierten Objekts und die Blende bestimmt die Lichtmenge, die durch den Sensor fällt.

Die Brennweite bestimmt auch den Blickwinkel wobei kurze Brennweiten ein größeres Sichtfeld ermöglichen und längere Brennweiten ein kürzeres Sichtfeld ergeben.

Letztendlich bestimmt das Verhältnis zwischen der Brennweite eines Objektivs und der Sensorgröße den Blickwinkel für Ihr Bildverarbeitungssystem. Generell kann man sagen, je größer die Sensorgröße desto breiter das Sichtfeld.

Für bestimmte Sensorgrößen gibt es Normal-, Weitwinkel- und Teleobjektive. Sobald Sie Ihre Sensorgröße und den erforderlichen Betrachtungswinkel kennen, können Sie diese Informationen verwenden, um die Brennweite Ihres Objektivs zu berechnen.

Die Blenden Ihres Objektivs haben auch eine Beziehung zur Verschlusszeit Ihrer Kamera. Je kürzer die Verschlusszeit, desto kürzer ist die Belichtungszeit und umso niedriger muss die Blendenzahl (größere Blende) sein, um ein gutes Bild aufzunehmen.

Was ist meine Bildverarbeitungsanwendung?

Es gibt mehrere Fragen, die Sie beantworten müssen, bevor Sie wissen, welches Objektiv Sie wählen sollen. Egal in welcher Branche Sie tätig sind, ob Automobil, Fertigende Industrie, Verpackung oder Lebensmittelindustrie. Bei Ihrer geplanten Anwendung müssen Sie sich folgende Fragen stellen:

Was ist Ihr Sichtfeld (FoV) in Millimeter (mm)? 

Wie groß ist Ihr Arbeitsabstand (WD) in Millimetern (mm)?

Wie groß ist die Sensorgröße Ihrer Kamera in Millimetern (mm)?

Welche Wellenlängen erwarten Sie in Nanometern (nm)?

Welche Pixelgröße verwendet Ihr Sensor in Mikrometern (μm)?

Dies sind die Ausgangspunkte, die Sie kennen müssen, um den benötigten Linsentyp zu berechnen. Der Erfolg oder Misserfolg Ihres Projekts kann von der Genauigkeit dieser Schlüsselelemente abhängen. Stellen Sie also sicher, dass Sie sich gründlich vorbereiten – Sie werden belohnt, wenn Ihr Objektiv Ihnen gestochen scharfe, hochauflösende Bilder liefert.

Sensor Größe

Sensorformat und Auflösung sind zentrale Bausteine für die Berechnung Ihres idealen Objektivs. Oft diagonal in Zoll gemessen, benötigen diese Sensorformate unterschiedliche Objektive, um sie optimal auszuleuchten.

Gängige Sensorformate für Bildverarbeitungskameras

Welche Brennweite benötige ich?

Um die Brennweite Ihres Objektivs zu berechnen, müssen Sie den Arbeitsabstand, das Sichtfeld und die Sensorgröße kennen. Diese Zahlen können Sie dann in die folgende Formel einsetzen: 

Meine ideale Brennweite existiert nicht!

Von entscheidender Bedeutung ist, dass diese Berechnung Ihnen möglicherweise eine Zahl liefert, die nicht mit einer vorhandenen Brennweitenoption übereinstimmt.

Angenommen, Sie haben einen Arbeitsabstand von 300mm, Ihre Objektgröße ist 100mm breit und 75mm hoch und Ihre Sensorgröße beträgt 2/3 ”.

WD 300mm, Objekt Breite 100mm, Objekt Höhe 75mm, Sensor Größe 2/3”.

Setzen wir diese Zahlen in unsere Formel ein, erhalten wir eine ideale Brennweite von 26,4mm.

Nachdem Sie dies recherchiert haben, werden Sie höchstwahrscheinlich kein Objektiv mit einer Brennweite von 26,4mm finden. Sie sind in der Regel in gängigen Standards erhältlich, mit einigen Variationen je nach Hersteller. VST bietet Objektive mit Brennweiten von 3,5mm, 4,5mm, 6mm, 8mm, 12mm, 16mm, 25mm, 35mm, 50mm, 75mm und 100mm an. Die meisten Hersteller werden sich ungefähr an diese Abstufungen halten und da 25mm unserem obigen Beispiel am nächsten kommt, ist dies in unserem Szenario die wahrscheinlich beste Brennweite.

Pixelgröße für Bildverarbeitungsobjektive

Die meisten Objektive bieten eine optimale Pixelgröße und Wellenlängenbandbreite zum Arbeiten.

 

Es ist von größter Bedeutung, dass die Auflösung Ihres Objektivs für den für die Anwendung erforderlichen Detailierungsgrad sinnvoll ist. Ebenso wichtig ist es, einen Sensor mit entsprechender Auflösung und Pixelgröße zu verwenden, um die in Ihrer Anwendung geforderten Details aufzulösen. Wir empfehlen einen Blick auf die MTF-Tabellen für das in Betracht gezogene Objektiv zu werfen, da dies der beste Weg ist, um herauszufinden, ob sie Ihnen das gewünschte Kontrast- Detailniveau bietet. Wenn Sie sich bei MTF-Tabellen nicht sicher sind, lesen Sie unbedingt auch unseren Blogeitrag, der explizit auf diese eingeht.

VST-Objektive sortiert nach Sensorgröße und Pixelgröße.

Unser Objektivsortiment eignet sich für ein breites Anwendungsspektrum und wir bieten auch eine große Auswahl an hochwertigen optischen Filtern an, damit Sie Ihre Auswahl an optischen Komponenten an Ihre individuellen Bildverarbeitungsbedürfnisse spezifisch anpassen können.

Objektivgewindefassungstypen erklärt

Die drei gängigsten Arten von Objektivgewindefassungen sind C-Mount, S-Mount und CS-Mount.

C-Mount Objektive

Der gebräuchlichste Objektivfassungstyp in der Bildverarbeitung. Mit einem Innen Durchmesser von 25,4mm, einer Gewindesteigung von 0,794mm und einer Flanschbrennweite von 17,526mm profitieren Sie von der größten Auswahl an Zubehör und Kompatibilität.


 
Die M118 C-Mount Objektiv von Tamron

CS-Mount

Eine etwas seltenerer Objektivanschlusstyp, der aber immer noch oft genug in der Bildverarbeitung verwendet wird. Der Hauptunterschied ist hier die kürzere Auflagemaß-Brennweite, sodass Sie möglicherweise einen Adapter benötigen, wenn Sie eine Kamera verwenden, die für C-Mount Objektive geeignet ist. Die Maße sind wie folgt: Innendurchmesser 25,4mm, Gewindesteigung 0,794mm und Flanschbrennweite 12,5mm

S-Mount

Dies ist ein seltenerer Objektivanschlusstyp, der für sehr kleine Objektivkonfigurationen geeignet ist und häufig in Verbindung mit Kompaktkameras für Bildverarbeitungssysteme mit kleinem Platzbedarf verwendet wird, bspw. Mit Kameras auf Platinenebene. Diese sind mit C- und CS-Mounts völlig inkompatibel. 

Wir helfen Ihnen, die richtige Entscheidung zu treffen

Damit ist diese Blog-Reihe zum Thema Bildverarbeitungsoptik abgeschlossen. Nächste Woche Starten wir mit einer brandneuen Blog-Reihe zum Thema Deep Learning für Bildverarbeitung, also vergessen Sie nicht zu abonnieren!

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