Vorteile Telezentrischer gegenüber konventioneller Entozentrischer Optik

 

Konventionelle oder auch entozentrische Objektive bilden perspektivisch ab. Dadurch können nicht alle zu inspizierenden Bereiche sichtbar sein. Schauen Sie mit einem telezentrischen Objektiv im gesamten Bild senkrecht auf ihr Objekt – so werden unerwünschte Kantenverdeckungen vermieden.

 

 

Wichtigste Anwendung der Telezentrie ist die optische Messtechnik. Durch das telezentrische Prinzip können scharfe Kantenübergänge der Prüfteile dargestellt und diese hochgenau vermessen werden.

 

In diesem Fall kommt es durch diffuse Beleuchtung zu einer stärkeren Verwaschung der Kanten, was deren genaue Vermessung erschwert.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Bei telezentrischer Abbildung sind alle elektronischen Bauteile  auf der Leiterplatte sichtbar.

 

Bei entozentrischer Abbildung sind die Bauteile am Fuße der Kondensatoren verdeckt und können so nicht geprüft werden.


Herausragende Eigenschaften Telezentrischer Optik von Vision & Control


Kombinieren Sie Telezentrisches Objektiv mit Telezentrischer Beleuchtung

Telezentrische Beleuchtung

 

Durch Kombination von telezentrischer Beleuchtung mit telezentrischem Objektiv ergeben sich scharfe und kontrastreiche Kanten.

Diffuse Beleuchtung

 

Durch die diffuse Reflexion im Glas wirkt das Fläschchen selbst als Lichtquelle und hat nur einen geringfügigen Helligkeitsunterschied zur primären Lichtquelle. – Eine präzise Vermessung der Kontur gestaltet sich so schwierig.

Telezentrische Beleuchtung

 

Durch Kombination von telezentrischer Beleuchtung mit telezentrischem Objektiv ergibt sich auch an metallischen Messobjekten eine hohe Kantensteilheit. Dadurch können die Flankenwinkel bei dieser Schraube genau bestimmt werden.

Diffuse Beleuchtung

 

Durch die diffuse Reflexion an den Flanken mindert deren Kantensteilheit. Eine präzise Bestimmung des Kantenorts wird dadurch erschwert.


Führende Bildverarbeiter setzen auf 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

Telezentrische Abbildung

Entozentrische Abbildung

Bei der telezentrischen Abbildung verlaufen die Hauptstrahlen im Objektraum alle parallel. Dies wird dadurch realisiert, dass die Öffnungsblende im bildseitigen Brennpunkt der Frontoptik liegt. Der Hauptstrahl ist gezwungener Maßen bildseitig ein Brennpunktstrahl, wodurch er objektseitig als Parallelstrahl verlaufen muss. Durch dieses Wirkprinzip werden gleichgroße Teile in unterschiedlichem Abstand vom Objektiv gleichgroß abgebildet.

Dies funktioniert auch dann noch, wenn die Teile versetzt zur optischen Achse angeordnet sind. Ist das Objektiv verzeichnungsfrei, so ergeben sich bei gleichgroßen Bauteilabmessungen immer gleichgroße Bilder.

Die Abbildung ist frei von Perspektive. Verdeckte Kanten, wie sie durch eine perspektivische Abbildung mit einem entozentrischen Objektiv auftreten können, werden so vermieden.

Objektseitige Telezentrie

Hauptstrahl zum äußersten Feldpunkt

 

Die Objekte 1 und 2 sind gleich groß, jedoch unterschiedlich weit von der abbildenden Optik entfernt. Die Öffnungsblende (ÖB) befindet sich im bildseitigen Brennpunkt der Optik. Dadurch wird sie objektseitig nach Unendlich abgebildet. Die Eintrittspupille (EP) liegt also im Unendlichen. Dadurch verlaufen die Hauptstrahlen objektseitig parallel. Bildseitig verlaufen sie für eine bestimmte Objekthöhe deckungsgleich. Wird das Bild in der gaußschen Bildebene von Objekt 1 aufgefangen, so erscheint das Bild von Objekt 2 in derselben Ebene zwar etwas unschärfer aber gleich groß. Denn durch das bildseitige Zusammenfallen der Hauptstrahlen liegt der Zerstreuungskreis zum äußersten Feldpunkt von Objekt 2 symmetrisch um den Bildpunkt von Objekt 1. Die zulässige Unschärfe ist hierbei von der erforderlichen Auflösung bzw. Schärfentiefe abhängig.

Bildseitige Telezentrie

Die Öffnungsblende wird hier bildseitig nach Unendlich abgebildet, da sie sich im objektseitigen Brennpunkt der Optik befindet. Die Austrittspupille (AP) befindet sich also im Unendlichen, wodurch die Hauptstrahlen nun bildseitig parallel verlaufen. Dadurch ist die Optik invariant gegenüber Sensorverschiebungen, wieder im Rahmen der zulässigen Unschärfe.

Beidseitige Telezentrie

Die beidseitige Telezentrie vereint die Vorteile von objekt- und bildseitiger Telezentrie. Für die Konstruktion solcher Objektive muss der bildseitige Brennpunkt der ersten Teiloptik mit dem objektseitigen Brennpunkt der zweiten Teiloptik zusammenfallen. In dieser Ebene befindet sich dann die Öffnungsblende. Dadurch entsprechen solche Objektive dem Prinzip eines astronomischen Fernrohrs. Der Abbildungsmaßstab ist durch das Brennweitenverhältnis festgelegt. Darüber hinaus bietet diese Bauform aufgrund der symmetrischen Lage der Linsen um die Blende eine bessere Kompensation optischer Abbildungsfehler wie Verzeichnung und Farbquerfehler. Hierdurch lassen sich Objektive höchster Abbildungsgüte realisieren. Ihr Baulänge ist im Vergleich zu rein objektseitig telezentrischen Objektiven typischerweise etwas größer.

Bildbeschreibung: Je nach Lage des Perspektivitätszentrums Z erscheinen die Objektkonturen eines Zylinders relativ zueinander unterschiedlich groß.

Die Perspektive ist eine Eigenschaft der optischen Abbildung unabhängig von Auflösung oder Schärfentiefe: Sie ist für den Größeneindruck eines Objekts im Vergleich zu seiner Umgebung verantwortlich. Hierbei lassen sich drei Fälle unterscheiden: die entozentrische, telezentrische und hyperzentrische Perspektive

Der resultierende Größeneindruck kann anhand der Sehstrahlen erklärt werden, mit denen ein Objekt betrachtet wird. Dies sind die Lichtstrahlen, die vom Objektpunkt durch die Mitte der Eintrittspupille des Auges verlaufen. Je größer ihre Neigung, der Sehwinkel, ist, desto größer erscheint das Objekt. Gegenstände, die unter dem gleichen Sehwinkel gesehen werden, erscheinen dem Auge gleich groß.

 

Entozentrisch

Die natürliche Perspektive, mit der das menschliche Auge sieht, ist die entozentrische Perspektive. Das Perspektivitätszentrum Ze liegt aus Beobachtungsrichtung vor dem Objekt. Hierbei erscheinen Objekte umso größer, je näher sie am Beobachter sind. Anhand der Erfahrung über die tatsächliche Größe eines Gegenstandes kann damit der Abstand des Objekts abgeschätzt werden. Bei tiefenausgedehnten Objekten führt der natürliche perspektivische Eindruck dazu, dass die vordergründigen Konturen der Objekte die tieferliegenderen verdecken.

Entozentrische Objektive realisieren die entozentrische Perspektive.

Die meisten Fotoobjektive und auch die meisten Objektive in der Bildverarbeitung sind entozentrisch. Sehr kleine Baugrößen möglich, verschiedenste Qualitäten. Bei schräger Draufsicht kommt es zu Perspektivfehlern.

Für Beobachtungsaufgaben, Anwesenheitskontrolle, attributive Prüfung (Teil groß/klein, hoch/niedrig), Farbkontrolle. – Die Möglichkeiten zum Messen sind stark eingeschränkt (Ausnahmen: flache, ebene Teile, aber nur bei konstantem s. Arbeitsabstand).

Telezentrisch

Das Perspektivitätszentrum liegt in Beobachtungsrichtung im Unendlichen. Die Folge: Gleichgroße Objekte erscheinen sowohl in großer Entfernungen als auch in kurzer Entfernung gleich groß. Dieser Perspektivitätseindruck kann beim Auge durch ein vorgeschaltetes optisches Instrument, wie ein Mikroskop, erzeugt werden, indem die Augenpupille ins objektseitig Unendliche abgebildet wird. Da alle Sehstrahlen nun parallel verlaufen, ist die Größe der Gegenstände unabhängig vom Abstand zum Betrachter. Somit ist auch keine Aussage über die Entfernung eines Objekts mehr möglich.

Telezentrische Objektive realisieren die telezentrische Perspektive.

Zum Inspizieren und Messen an beliebigen räumlichen Teilen mit Bohrungen, Nuten oder Durchbrüchen in verschiedenen Höhen – zusammen mit telezentrischen Beleuchtungen sind Präzisionsmessungen möglich.

Hyperzentrisch

Das Perspektivitätszentrum liegt in Beobachtungsrichtung hinter dem Objekt. Dadurch erscheint ein Objekt umso größer, je weiter entfernt es vom Betrachter ist, also genau umgekehrt wie bei der entozentrischen Perspektive. Um diesen Größeneindruck dem Auge zu vermitteln, ist wieder ein optisches Instrument, beispielsweise eine einfache Lupe erforderlich, die die Augenpupille vor den Gegenstand abbildet. Dadurch kann beispielsweise auf die Mantelfläche eines von der Stirnseite aus betrachteten Zylinders geschaut werden.

Hyperzentrische Objektive realisieren die hyperzentrische Perspektive.

Sonderobjektiv der industriellen Bildverarbeitung zur Inspektion von Mantelflächen.

Telezentrische Großfeldobjektive sind eine Sonderform telezentrischer Objektive. Ab einem bestimmten Durchmesser der Frontlinsen von circa 200 mm steigen Kosten, Gewicht und auch der Fassungsaufwand von klassischen Glaslinsen erheblich, so dass die Industrietauglichkeit nicht mehr gewährleistet werden kann. Um dennoch große Objekte zu erfassen wird die Frontlinsengruppe als  Fresnel-Linse ausgeführt. Das gesamte Objektiv ist dadurch in Leichtbauweise zu realisieren. Für den industriellen Einsatz telezentrischer Objektive eröffnet das neue Einsatzmöglichkeiten. Trotz Nutzung der Fresnellinse ergibt sich eine gute Modulationsübetragung bei Nutzung einer Megapixel-Kamera bis in die Bildecken hinein. Eine Korrektur der prinzipbedingten Farbfehler ist nicht möglich. Daher sind Großfeldobjektive immer zusammen mit monochrmomatischen Beleuchtungen einzusetzen. Telezentrische Großfeldobjektive sind bis zu einem Durchmesser von ca. 800 mm möglich.

Angewendet werden telezentrische Großfeldobjektive u.a. bei der Inspektion von KFZ-Katalysatoren, Wärmetauschern, Sektflaschen und bei Handhabungsaufgaben in der Halbleiterindustrie.

Für eine vereinfachte Objektivauswahl stehen schon viele relevante Informationen im Objektivnamen. Der folgende Leitfaden möchte Ihnen die Objektivauswahl erleichtern.

 

Schritt 1:             Das Objekt.

 

Die maximale Objektabmessung bestimmt den Durchmesser des Objektivs. Dieser ist die erste Kennzahl im Objektivnamen. Zudem sind für jedes Objektiv die realisierbaren Objektfeldabmessungen in Abhängigkeit des Sensorformats angegeben.

 

Schritt 2:             Kamera und Sensor

 

Welchen Objektivanschluss besitzt die Kamera? Wie groß ist der Sensor?

Die zweite Kennzahl des Objektivs zeigt die maximale Sensordiagonale, die das Objektiv bedienen kann. Standardmäßig besitzen unsere Objektive einen C-Mount-Anschluss. Aber auch für das M42-Anschlussgewinde sind Objektive verfügbar.

 

Schritt 3:             Der Arbeitsabstand

 

Die dritte Kennzahl im Objektivnamen ist der Arbeitsabstand. Zusammen mit der Objektivlänge legt er den erforderlichen Bauraum fest. Hier muss geprüft werden, ob das Objektiv zu den mechanischen Randbedingungen des Einsatzortes passt. Unsere Umlenkspiegel und unser umfangreiches Zubehör ermöglichen hier maximale Flexibilität.

 

Schritt 4:             Optische Qualitätskennzahlen

 

Zur Güte des Objektivs wie beispielsweise Schärfentiefe und Auflösungsvermögen gibt das Handbuch umfangreich Auskunft. So kann auch die optimale Blendenzahl festgelegt werden. Auch die Pixelgröße des Sensors sollte Beachtung finden. Denn diese begrenzt über das Nyquistkriterium die maximal auflösbare Ortsfrequenz. Die Sensorgröße wiederum hat tatsächlich auch Einfluss auf die Schärfentiefe. Nach diesen Betrachtungen kann es durchaus erforderlich sein auf ein anderes Kameramodell mit einer anderen Sensorgröße oder anderer Pixelgröße zu wechseln.

Nähere Informationen erhalten sie hier  oder lassen Sie sich diesbezüglich von unserem Expertenteam beraten.

 

Beispiele:

 

Bezeichnung

Beschreibung

TO

Telezentrisches Messobjektiv, objektseitig telezentrisch

18

Maximaler Objektfelddurchmesser (abgerundet)

9.0

Max. Bildaufnehmerdiagonale

85

Arbeitsabstand

V

Blendeninformation: V – Variable Blende (Blendenzahlen am Objektiv beschriftet)

B

Blue Vision Serie – farbkorrigiert, besonderer Schwerpunkt auf Blau

Bezeichnung

Beschreibung

TO

Telezentrisches Messobjektiv der

18

Maximaler Objektfelddurchmesser (abgerundet)

11.0

Max. Bildaufnehmerdiagonale

80

Arbeitsabstand

F14

Blendeninformation: Festblende, Blendenzahl (gerundet)

B

Blue Vision Serie – farbkorrigiert, besonderer Schwerpunkt auf Blau

RF

Rüttelfest (verklebte Linsen)

Bezeichnung

Beschreibung

TO

Telezentrisches Messobjektiv

B

Beidseitig telezentrisch

11

Maximaler Objektfelddurchmesser (abgerundet)

11.0

Max. Bildaufnehmerdiagonale

60

Arbeitsabstand

V

Blendeninformation: V – Variable Blende, Blendenzahl (gerundet)

WN

Spektralbereich: W - weißes Licht, N - nahes Infrarot


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