Vision Know-how oder Tipps & Tricks

Gut zu wissen oder Learning by doing - manchmal sind kleine Tipps vom Profi recht hilfreich.

Verbreitete Formate von Kamerasensoren:

 

Format

Breite [mm] x Höhe [mm]

Diagonale [mm]

1/4"

3,4 x 2,2

4,1

1/3"

4,8 x 3,6

6,0

1/2"

6,4 x 4,8

8,0

1/1,8"

7,2 x 5,4

9,0

2/3"

8,8 x 6,6

11,0

1"

12,8 x 9,6

16,0

1,2"

17,1 x 12,8

21,4

4/3

18,0 x 13,5

22,5

Typ DX

23,6 x 15,8

28,4

Typ 35 mm

36,0 x 24,0

43,3

Am besten ist die Scharfeinstellung des Objektivs häufig dann, wenn die Einstellung auf die Mitte des Schärfentiefebereichs erfolgt. Dazu geht man wie folgt vor:

  • Blende am Objektiv vollständig öffnen (damit entsteht ein Bild mit geringster Schärfentiefe)
  • dafür sorgen, dass kein überbelichtetes Bild entsteht (Belichtungszeit bzw. Helligkeit nachstellen)
  • Bild scharf stellen, dazu z.B. die Hilfsmittel der BV-Software nutzen (Funktion 'Fokus') - ggf. Entfernungseinstellung fixieren
  • Blende auf die notwendige Einstellung abblenden - Blendeneinstellung fixieren
  • Belichtungszeit bzw. Helligkeit so nachführen, dass kein überbelichtetes Bild entsteht


Mit dieser Vorgehensweise stellt man sicher, dass nach vorn und zur Kamera hin ein nahezu gleich großer Bereich der Schärfentiefe besteht.

Welche Vorteile der Einsatz telezentrischer Komponenten gegenüber konventionellen Verfahren bietet, zeigen die folgenden Prüfbilder aus industriellen Bildverarbeitungsanwendungen.

Diffuse Beleuchtung und entozentrische Abbildung

Telezentrische Beleuchtung und Abbildung mit Vision & Control-Komponenten

Die perspektivische Abbildung des Lochbleches führt zu scheinbar verschieden großen Bohrungsdurchmessern oben und unten und außerdem zur Verdeckung des unteren Bohrungsdurchmessers.

Bei telezentrischer Beleuchtung und Abbildung erscheinen oberer und unterer Bohrungsdurchmesser gleich groß und ohne perspektivische Verdeckungen.

Durch die diffuse Reflexion im Glas wirkt der Henkel selbst als Lichtquelle und hat nur einen geringfügigen Helligkeitsunterschied zur primären Lichtquelle.

Im parallelen Hauptstrahlengang von Beleuchtung und Optik wirkt der Glashenkel als Zylinderlinse und wird kontrastreich abgebildet.

Die perspektivische Abbildung mit einem entozentrischen Objektiv läßt nur wenige Wabenquerschnitte sichtbar werden.

Durch die telezentrische Perspektive lassen sich alle Wabenquerschnitte des 100 mm hohen Keramikkörpers auf Durchgängigkeit überprüfen.

Die diffuse Beleuchtung führt zu undefinierbaren Kantenübergängen bei diesem polierten Stahlbolzen; die Größe und Entfernung der Beleuchtung hat Einfluß auf die Breite der kontrastarmen Zone.

Telezentrisch beleuchtet und abgebildet, ergeben sich kontrastreiche Körperkanten.

Nomenklatur: 

Bauform - Abdeckung bzw. Strahlformung - Lichtaustrittsfläche - Wellenlänge - Besonderheiten - Ansteuerungsart 

Bauform:               A (Fläche), L (Linie), R (Ring), D (Dom), DF (Dunkelfeld), S (Spot)
Abdeckung:          CLR (klar), DIF (diffus), POL (Polfilter), LEN (Lentikular)
Besonderheiten:  P (Power-LED), V (rostfreier Edelstahl)
Ansteuerungsart: SL (smart light Technologie, kein interner Controller), UDC (kein interner Controller), 24V (24 V mit LED-Controller für statischen oder schaltbaren Betrieb) 

 

Beispiel 1: L-CLR-10x300-R633-P-SL 

· Linienbeleuchtungen 

· Klare Abdeckung 

· Lichtaustrittsfläche 10 mm x 300 mm 

· Wellenlänge: Rot 633nm 

· Power-LED 

· SL - smart light Technologie ohne LED-Controller, blitzbar, alle Beleuchtungsparameter sind mit einem LED-Controller (z.B. DLC3005) einstellbar 

 

Nomenklatur (historisch): 

Bauform und Lichtaustrittsfläche Wellenlänge bzw. Lichtfarbe / Ansteuerungsart / Besonderheit

 

Beispiel 2: LAL7x25-R633/24V/IP67 

· Linienauflicht (gerichtet) mit 7 mm x 25 mm Lichtaustrittsfläche 

· Wellenlänge: Rot 633nm 

· 24 V mit LED-Controller für statischen oder schaltbaren Betrieb 

· Schutzart IP 67 

 

Beispiel 3: LDL14x50-W5K7/UDC/-a 

· Liniendurchlicht (diffus) mit 14 mm x 50 mm Lichtaustrittsfläche 

· Wellenlänge: Weiß 5700K 

· UDC: ohne LED-Controller, blitzbar, alle Beleuchtungsparameter sind mit einem LED-Controller (z.B. DLC3005) einstellbar 

· -a Revisionen

Nomenklatur:

max. Objektdiagonale / max. Bilddiagonale - Arbeitsabstand - Blende (Variabel, Fest) - Optimiert für Lichtspektrum (B, WN, NIR, ...) - optional: "rüttelfest" (RF) 

 

Beispiel:   TO18/6.1-95-V-B

  • Telezentrisches Objektiv 
  • maximale Objektgröße 18 mm 
  • maximale Bilddiagonale 6,1 mm (1/3"-Sensor) 
  • Arbeitsabstand 95 mm 
  • Blende: Variabel einstellbar (V)
  • optimiert für Anwendung mit blauem Licht (B)

Das Fotometrisches Entfernungsgesetz besagt, dass das auf das Prüfobjekt einfallendes Licht mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt. Je weiter also die Beleuchtung vom Prüfobjekt entfernt ist, desto geringer ist die Beleuchtungsstärke (Bestrahlungsstärke) am Prüfobjekt. 

 

 

 

 

 

Helligkeit, bewertet für das menschliche Auge: 

Beleuchtungsstärke Ev (englisch: illuminance)  

Einheit: [lx] ("LUX") 

Die Beleuchtungsstärke bezeichnet das für das menschliche Auge sichtbare Licht, welche auf eine Ober-Fläche auftrifft. 

 

Helligkeit, Bewertung der Energie: 

Bestrahlungsstärke E (englisch: irradiance) 

Einheit: [W/m²] 

Die Bestrahlungsstärke bezeichnet die elektromagnetischen Energie, welche auf eine Ober-Fläche (das Prüfobjekt) auftrifft. 

 

Die Angabe der Helligkeit von vicolux-Auflichtbeleuchtungen: 

Für Helligkeitsangaben von vicolux-Beleuchtungen verwendet Vision & Control immer die Energiegrößen. 

Für Auflichtbeleuchtungen wird die Bestrahlungsstärke in [W/m²] angegeben - meist für einen Arbeitsabstand der Beleuchtung von 100 oder 200 mm.

Der Abbildungsmaßstab ß` 

Ist das vorzeichenbehaftete Verhältnis zwischen Bildgröße und Objektgröße. Er gibt die Vergrößerung / Verkleinerung des Bildes an. 

Definition: |ß´| = |y´/ y|

y´ - Bildgröße 

y  - Objektgröße 

ß´ > 0 höhen- und seitenrichtiges Bild 

ß´ < 0 höhenvertauschtes Bild  

Der Abbildungsmaßstab wird heute häufig ohne Vorzeichen angegeben, dafür kann der Buchstabe "m" -  wie magnification (= Vergrößerung) geschrieben werden.

m = ß´ 

Es gilt:

m < 1 Verkleinerung, ein großes Objekt wird auf die Sensorgröße verkleinert (typ. Fall: Landschaftsaufnahme) 

m = 1 Objekt- und Empfängergröße sind identisch 

m >1 Vergrößerung, ein kleines Objekt wird auf Empfängergröße vergrößert (typ. Fall: mikroskopische Aufnahme) 

 

Beispiel 1:

Objektgröße y = 1 mm, Bildgröße y´ = -10 mm  

ß´ = -10 (:1), m = 10

--> 10-fache Vergrößerung

Beispiel 2: 

Objektgröße y = 60 mm, Bildgröße y´ = -3 mm 

ß´ = -3 / 60 = -1 : 20 = -0,05  

--> 20-fache Verkleinerung = m = 1/20

Aufgabenstellung:

Oftmals besteht die Aufgabe, Machine Vision Anlagen vor dem Umgebungslicht - Sonneneinstrahlung, Hallenbeleuchtungen - abzuschatten, um damit die Zuverlässigkeit und Robustheit zu steigern. 

 

Übliche Vorgehensweise: 

Mechanischen Einhausung des BV-Aufbaus zur Unterdrückung von Fremdlichteinflüssen. 

Nachteil: Mechanische Lösungen wie das Einhausen oder Anbringen von Lichtschutzblenden sind kostspielig und nicht immer möglich. 

 

Effiziente Lösung: 

Durch die Verwendung einer vicolux® BLUE Vision LED-Beleuchtung in Kombination mit einem Farbglasfilter Blau (als Zubehör zum Objektiv erhältlich) ist bereits ein hinreichender Schutz vor Umgebungslicht möglich.