Belgien

Machine Vision-Objektive – Technische Begriffe

Es gibt verschiedene Arten von Bildsensoren für Machine Vision Kameras mit unterschiedlichen Bildgrößen. Das Seitenverhältnis bei Machine Vision Kameras beträgt normalerweise 4:3 (H:V).

Produktsymbol Bildsensor Bildgröße (mm)
Horizontal: H Vertikal: V Diagonal: D
C 1“ 12.8 9.6 16.0
H 2/3” 8.8 6.6 11.0
D 1/2“ 6.4 4.8 8.0
35mm Kameraobjektiv
(Referenz)
35mm Film 36.0 24.0 43.3

Der Bildwinkel ist die Objektgröße, die bei einer bestimmten Bildgröße erfasst werden kann,
die durch ein Winkelmaß dargestellt wird. Normalerweise wird der Bildwinkel unter der Annahme gemessen, dass ein Objektiv auf unendlich fokussiert ist. Bei Verwendung eines Objektivs mit derselben Brennweite auf einer anderen Sensorgröße weicht der Bildwinkel ab.

z. B. Der Bildwinkel bei einer Sensorgröße von 1/2“
  und einer Brennweite von 12.5 mm:

Wenn Sie auf ein Objekt fokussieren erscheint ein gewisser Bereich vor und hinter dem Objekt ebenfalls scharf. Dieser Bereich wird als Schärfentiefe bezeichnet. Das liegt daran, dass eine Abbildung als scharf wahrgenommen wird, wenn die Unschärfe unter einer gewissen Größe liegt. Diese Größe wird als zulässiger Zerstreuungskreis bezeichnet.

Die Schärfentiefe hat folgende Eigenschaften.

  • 1) Je größer die F-Nr., desto größer die Schärfentiefe.
     
  • 2) Je kürzer die Brennweite, desto größer die Schärfentiefe.
     
  • 3) Je länger der Abstand zum Objekt, desto größer die Schärfentiefe.
     
  • 4) Die Schärfentiefe hinter der Fokusebene ist größer als die Schärfentiefe vor der Fokusebene.
Bildsensor Zulässiger Zerstreuungskreis
1“ 0.03 mm
2/3” 0.021 mm
1/2“ 0.015 mm
1/3“ 0.011 mm
1/4” 0.008 mm

Die Schärfentiefe kann nach folgender Formel berechnet werden

Schärfentiefe =
Tr+Tf
Fokustiefe (Objektivseitig) =
2δ・F

f : Brennweite
F : F-Nr.
δ : Durchmesser des zulässigen Zerstreuungskreises
L : Objektentfernung

Die Brennweite ist der Abstand zwischen der Hauptebene und der Bildebene.
Je kürzer die Brennweite, desto größer der Bildwinkel.

Die F-Nr. definiert die Helligkeit des Objektivs. Je kleiner der Wert ist, desto heller ist das vom Objektiv erzeugte Bild. Die F-Nr. ist umgekehrt proportional zum effektiven Durchmesser des Objektivs und direkt proportional zur Brennweite.
Die F-Nr. wird unter der Annahme bestimmt, dass die Transmission des Objektivs 100% beträgt.
In der Praxis haben jedoch alle Objektive unterschiedliche spektrale Transmissionen, so dass die selbe F-Nr. unterschiedliche Helligkeit liefern kann.

(1) Wie man das Sichtfeld berechnet
Wenn der Abstand zum Objekt endlich ist, können Sie das Sichtfeld mit der folgenden Formel berechnen.

z. B. Es wird eine 1/3" Kamera mit einem 8mm Objektiv verwendet und der Abstand zum Objekt beträgt 3m. Die maximale horizontale Breite, die auf dem Monitor angezeigt wird, kann wie folgt berechnet werden.

  • Y': 4.8
  • L: 3000
  • f: 8

 

(2) Wie man die Brennweite berechnet
Wenn der Abstand zum Objekt endlich ist, können Sie die Brennweite mit der folgenden Formel berechnen.

Wird beispielsweise eine 1/3" Kamera mit einem 8mm Objektiv verwendet und der Abstand zum Objekt beträgt 3 m. Die maximale horizontale Breite, die auf dem Monitor angezeigt wird, kann wie folgt berechnet werden.

  • Y': 4,8
  • L: 3000
  • f: 8

 

Die Verzeichnung ist ein Bildfehler, bei dem die geometrische Figur des Objekts in der Bildebene nicht maßstabgetreu wiedergegeben wird. Sie wird normalerweise durch die Verschiebung in der Bildhöhe oder Bildbreite eines Bildpunkts von seiner idealen Position definiert und in % angegeben.

MTF (Modulationstransferfunktion) misst die Abnahme des Kontrasts in der Bildaufnahme im Vergleich zur Vorlage, die normalerweise aus schwarzen und weißen Balken abnehmender Ortsfrequenzen besteht.