Optisches Messen im Fertigungsprozess - im Prozesstakt und in Bewegung

 

Bei der kontaktlosen optischen Messtechnik im Fertigungsprozess kommt es sowohl auf die richtigen Messprinzipien aber besonders auch auf robuste und präzise optische Komponenten an.  Telezentrische Objektive werden in der Regel dort eingesetzt, wo Abstands- und Lageänderungen des Prüfobjektes die Messgenauigkeit beeinflussen. Sie sind prädestiniert für präzise Messanwendungen.


 

Telezentrisches Objektiv und telezentrische Beleuchtung
Telezentrische Objektive arbeiten besonders effektiv und präzise im telezentrischen Durchlicht. Damit verbunden ist dann auch eine äußerst geringe Empfindlichkeit gegen Fremd- und Störlicht. 

 

Telezentrisches Objektiv in Kombination mit diffuser Durchlichtbeleuchtung – Die Durchmesser werden gegenüber telezentrischer Beleuchtung zu klein bestimmt.

 

Bei Abstandsänderungen ändert sich bei telezentrischen Objektiven nicht die Größe des Bildes sondern nur die Bildschärfe.
Damit wird im Bereich der Schärfentiefe der Einsatz des Objektivs robust gegen Veränderungen der Lage des Prüfobjektes.

 

Aufgrund des parallelen Strahlengangs werden telezentrische Objektive auch bei Messaufgaben von Teilen mit optisch kritischen Oberflächen und Materialeigenschaften (starker Glanz, optisch aktive Materialien, variable Kantenform, Glas) bevorzugt verwendet.


Erreichen Sie höchst mögliche Messgenauigkeiten
mit Komponenten von Vision & Control



Führende Bildverarbeiter setzen auf unsere Erfahrung und unsere Komponenten

 

In unserem umfangreichen Portfolio kombinierbarer Produkte für die Spezialisten der Industriellen Bildverarbeitung finden Sie eine große Auswahl telezentrischer Objektive und dazu passender telezentrischer Beleuchtungen.

  
 
   
 
  
 
  

 

Häufig gestellte Fragen

Bei der optischen Messtechnik spielen telezentrische Beleuchtung und telezentrisches Objektiv am besten zusammen. Die telezentrische Beleuchtung bedient dabei die Apertur des telezentrischen Objektivs. Objektivapertur und Beleuchtungsapertur können optimal durch die verstellbare Blende optimal aufeinander abgestimmt werden.
So können durch das Schattenwurfprinzip Kantenübergänge sehr präzise auf dem Sensor abgebildet und detektiert werden. Bei flächigen Beleuchtungen hingegen entsteht durch das Streulicht eine künstliche Verschiebung des Kantenortes. Dies kann in einer ungenauen Messung resultieren.
Das Streulicht verschiebt die Kante scheinbar nach innen. Hier würde der Bolzendurchmesser an der breitesten Stelle zu klein gemessen.

Telezentrische Beleuchtungen sind nur zusammen mit telezentrischen Objektiven einsetzbar.

Ja, .....  im Produktkatalog  der telezentrischen Objektive, unter "kombinierbar mit", finden Sie die passende telezentrische Beleuchtung.

Innerhalb des sichtbaren Spektrums sind monochromatische Bilduntersuchungen mit blauem Licht am effektivsten. Die Objektive unserer vicotar® Blue-Vision-Serie sind speziell für diesen Spektralbereich konzipiert. – Hier liefern sie maximale Auflösung bei größtmöglicher Schärfentiefe.

 

Auflösung und Schärfentiefe sind zwei gegeneinander wirkende optische Parameter. Je stärker ein Objektiv abgeblendet wird, desto unschärfer wird durch die zunehmende Beugung seine Abbildung und desto weniger Details können folglich aufgelöst werden. Die industrielle Bildverarbeitung verlangt jedoch beides: maximale Auflösung bei größtmöglicher Schärfentiefe. Die neu entwickelte Objektiv-Serie „Blue Vision“ trägt diesem Anspruch Rechnung. Dabei wird genutzt, dass Beugungseffekte umso geringer sind, je kleiner die Wellenlänge des verwendeten Lichts ist. Diese geht in umgekehrter Weise in die Auflösung ein: Halbiert sich die Wellenlänge, so verdoppelt sich die Auflösung.

 

Erzeugt beispielsweise ein Objektiv bei Blendenzahl 10 mit rotem Licht (650nm) ein Beugungsscheibchen von 8 Mikrometer Radius, dann ist es mit blauem Licht (450 nm) nur 5,5 Mikrometer groß, somit die Unschärfe um fast ein Drittel geringer, was dem Verhältnis der Wellenlängen entspricht.

Aus dem Abtasttheorem der Signalverarbeitung  folgt:  Je geringer die Wellenlänge der verwendeten Beleuchtung, umso höher ist die erreichbare optische Auflösung.
Daher sind innerhalb des sichtbaren Spektrums monochromatische Bilduntersuchungen mit blauem Licht am effektivsten. 
Die Objektive unserer vicotar® BLUE Vision-Serie sind speziell für diesen Spektralbereich konzipiert. – Hier liefern sie maximale Messgenauigkeit bei größtmöglicher Schärfentiefe. 

Der Arbeitsabstand ist die Distanz zwischen dem Prüfobjekt und der ersten Körperkante des optischen Systems aus Richtung des Prüfobjekts. 
Er wird als praxisbezogenes Maß für Objektive in der Bildverarbeitung angegeben. 
Eingefügte optische Bauteile z.B. Filter, Schutzgläser, Prismenvorsätze und mechanische Zubehörteile müssen mit eingerechnet werden (Vergrößerung der optischen Weglänge). Der Arbeitsabstand wird in mm angegeben. 
Abkürzung: AA (engl. WD = working distance)

Ein grundlegendes Maß für die Bemessung von Objektiven ist die Festlegung des Gesichtsfeldes, das vom Objektiv bedient werden kann. Die Größe des Gesichtsfeldes ist entweder abhängig von der Brennweite und dem Arbeitsabstand des verwendeten Objektivs (entozentrische Objektive) oder es ist konstruktiv festgelegt (telezentrische und hyperzentrische Objektive). 

Ein Objektiv kann, begrenzt durch konstruktive Gegebenheiten am Objektiv, nur eine eingeschränkte Größe des Bildes erzeugen. Die Bildgröße wird für das Objektiv dort gemessen und angegeben, wo das Bild scharf abgebildet wird (Auflagenmaß). Bedingt durch den rotationssymmetrischen Aufbau fast aller Objektive ist die Fläche, auf der das Bild entsteht ein Kreis. So wird für Objektive häufig der maximale Bildkreisdurchmesser angegeben. Alternativ dazu wird die maximal nutzbare Bildaufnehmergröße angegeben. 

Aus dem Verhältnis von Bildaufnehmergröße zu Gesichtsfeldgröße ergibt sich das Maß für die Vergrößerung / Verkleinerung - der Abbildungsmaßstab. Er hat wesentlichen Einfluss auf die Bildpunktauflösung, d.h. welche kleinsten Details vom Bildaufnehmer erkannt werden können.
Bei entozentrischen Objektiven kann der Abbildungsmaßstab durch Änderung des Arbeitsabstandes verändert werden. Verringert man den Abstand, wird der Abbildungsmaßstab größer. 
Bei den meistens telezentrischen Objektiven ist der Abbildungsmaßstab und damit das Gesichtsfeld konstruktiv festgelegt und kann nicht verändert werden.

Die optische Konstruktion telezentrischer Objektive ist prinzipbedingt relativ lang und erfordert ausreichenden Bauraum. 
In jedem Fall ist eine genaue Ausrichtung zwischen Objektiv, Prüfobjekt und Beleuchtung in mehreren Achsen und notwendig. Geschieht dies nicht, kann es besonders bei tiefen Prüfobjekten zu erheblichen Fehlern durch Parallelprojektion kommen. Als optisches Prüfmittel zur Justierung werden → Justierhilfen verwendet. 

Optische Einstellhilfe zur rechtwinkligen Ausrichtung telezentrischer Objektive zum Prüfobjekt. Dadurch werden Messfehler vermieden, die durch fehlerhafte Ausrichtung des Prüfobjektes zum telezentrischen Objektiv (Parallelprojektion) verursacht werden. Zwei werkseitig zueinander ausgerichtete Planglasplatten mit Fadenkreuz werden durch Justierung (Kippung) des telezentrischen Objektivs um 2 Kippachsen zur Deckung gebracht. Ist dies geschehen, kann davon ausgegangen werden, dass die optische Achse des Objektivs mit geringen Abweichungen lotrecht zur Auflagefläche der Justierhilfe ausgerichtet ist. 

Zur Realisierung solcher hochpräziser Messaufbauten können unsere Komponenten mit dem passenden Zubehör ergänzt werden.  
Platzprobleme und Richtungsänderungen der Betrachtungrichtung lassen sich mit Umlenkspiegeln erreichen. Dieses, sowie die passenden Halter, finden Sie im Produktkatalog auf dieser Webseite.

 

 

 

Messaufbau mit abgewinkelter telezentrischer Beleuchtung und abgewinkeltem telezentrischem Objektiv.

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