Industrielle Automation 5/2016

Kamera und Objektiv im Team
Worauf es bei der Objektivauswahl ankommt und welche Faktoren berücksichtigt
werden müssen
Sensoren für professionelle
Machine Vision-Anwendungen
Theda Ebeling
Für ein gutes, scharfes Bild ist nicht
nur eine gute Kamera erforderlich,
sondern auch das dazu passende
Objektiv. Doch woran erkennt man
das richtige Objektiv? Es ist gar
nicht so schwer, wie es vielleicht
scheint. Allerdings sollten bei der
Objektivauswahl einige Aspekte
beachtet werden. So kann
sichergestellt werden, dass Kamera
und Objektiv perfekt aufeinander
abgestimmt sind und zur
Applikation passen. In diesem
Artikel erfahren Sie, wie Sie das
bewerkstelligen können.
Theda Ebeling, Product Manager bei der Basler AG
in Ahrensburg
Die Sensorgröße ist ein entscheidender
Faktor für die Objektivauswahl. Früher
hatten hochauflösende Flächen- und Zeilenkameras
größere Sensoren als Kameras
mit geringerer Auflösung. Heute hat sich
das geändert. Seit die Sensoren – und mit
ihnen ihre Pixel – immer kleiner geworden
sind, ist es schwieriger, diese kleinen Pixel
aufzulösen. Die Abmessungen von Sensoren
sind in keiner Norm festgelegt, sondern
ergeben sich aus der Auflösung und der
Pixelgröße des Sensors. Theoretisch ist hier
so gut wie alles möglich, es ist nur eine
Preisfrage.
Der Mount der Kamera (der Objektiv-
Anschluss) ist der zweite Faktor, der beachtet
werden muss. Mounts haben genormte
Größen und werden entsprechend dem
Schraubgewindetyp des Kameragehäuses
bezeichnet. Kamera und Objektiv sollten
daher denselben Mount haben. Ein C-
Mount zum Beispiel ist der am weitesten
verbreitete Mount bei Machine Vision-
Kameras und sinnvoll bis zu einer Sensordiagonale
von etwa 20 mm – das entspricht
einer Sensorgröße von 1,5". Auch CS- und
S-Mount-Objektive sind häufig bei Machine
Vision-Anwendungen zu finden.
Sensoren an Kameralösungen für professionelle
Machine Vision-Anwendungen sind
über die letzten Jahre immer kleiner geworden
– genau wie die Pixel auf diesen Sensoren.
Die Bildkreisgrößen an den entsprechenden
Objektiven für diese Kameras
haben sich jedoch nicht geändert. Das
bedeutet, dass der Großteil der heute verwendeten
Sensoren kleiner als 1/2" ist, aber
mit Objektiven für Machine Vision-Anwendungen
mit einem Bildkreis von 2/3" arbeiten
muss, da dieser der gebräuchlichste für
Machine Vision-Objektive ist. Demzufolge
wird ein großer Teil des Bildkreises des
Objektivs nicht genutzt.
Prinzipiell ist das sogar ein Vorteil, denn
durch das größere Objektiv entsteht ein
größerer Bildkreis, was bedeutet, dass die
Bildhelligkeit von der Mitte zum Rand
gleichbleibend ist. Allerdings würde in
diesem Fall ein großer Teil des Bildkreises
nicht genutzt werden, was einer Geldverschwendung
gleich kommt. Denn egal, wie
groß der Bildkreis des Objektivs ist, die
Größe des Objekts richtet sich nach der
Sensorgröße. Je größer der Bildkreis des
Objektivs, desto teurer wird es. Bei einem
kleineren Sensor bietet sich also ein Objektiv
mit einem kleineren Bildkreis, wie zum
Beispiel die Basler Lenses, an. Sie sind so
konzipiert, dass diese Verschwendung
vermieden wird, und sind für Sensoren
vorgesehen, die kleiner als 1/2" sind.
Voraussetzungen für ein gut
auflösendes Bild
Ein hochauflösendes Bild kann nur entstehen,
wenn Sie auch ein hochauflösendes
Objektiv verwenden. Um ein wirklich gut
auflösendes Bild zu erhalten, bedarf es
mehr als einer hohen Anzahl an Megapixeln.
Das Objektiv muss auch in der Lage
sein, die Pixelgröße aufzulösen. Die Auflösung
eines Objektivs wird in Linienpaaren
pro Millimeter angegeben und gibt an, wie
viele Linienpaare auf einem Millimeter
noch als getrennt voneinander wahrgenommen
werden. Je mehr Linienpaare differenziert
zu erkennen sind, desto besser ist die
Auflösung des Objektivs.
Mithilfe der Objektivauflösung lässt sich
bestimmen, wie klein die Pixel sein dürfen,
um sie noch auflösen zu können. Oft sind
bei den Objektiven aber auch die noch
auflösbaren Megapixel direkt angegeben.
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