Objektivausrichtung

Bessere Bilder mit Active Alignment - Teil 2/2
Die Wahl der passenden Optik ist neben dem Einsatz einer geeigneten industriellen Bildverarbeitungskamera ein wichtiger Erfolgsfaktor. Konkurrierende Anforderungen wie der Bedarf hoher Präzision und Einhaltung eines Kostenrahmens erschweren eine Entscheidung. Hier stellt die optimale Ausrichtung der optischen Achse beim Zusammenbau der Systemkomponenten einen alternativen Lösungsansatz dar.
Bild 1 | Die Effekte eines falsch ausgerichteten Objektivs (l.) und der Qualitätsunterschied vor und nach der Ausrichtung (r.).
Bild 1 | Die Effekte eines falsch ausgerichteten Objektivs (l.) und der Qualitätsunterschied vor und nach der Ausrichtung (r.).Bild: Allied Vision Technologies GmbH

Nicht nur die optimale Ausrichtung von Sensor und Frontflansch des Gehäuses, wie in Teil 1 dieser Serie beschrieben, beeinflussen die Bildqualität. Ein weiterer wichtiger Einflussfaktor entlang der optischen Achse zwischen Sensorboard und dem Inspektionsobjekt liegt in der Präzision des Objektivs. Kostengünstige S-Mount-Objektive liefern beispielsweise eine geringere Genauigkeit oder Verlässlichkeit als hochwertige C-Mount-Optiken. Jede Abweichung von der Optimallinie kann Ergebnisse verfälschen und zu Informationsverlust führen. Treten diese Abweichungen dann auch noch immer in einer anderen Form auf, da beispielsweise Erschütterungen die Position des Objektivs verändern, ist es kaum möglich, auf Basis der gelieferten Bilder eine anspruchsvolle Inspektionsaufgabe durchzuführen. Dies Bildqualität reicht höchsten noch für Live-Streaming-Anwendungen, bei der hohe Bildschärfe und Präzision keine Rolle spielen (z.B. für Überwachungsaufgaben im Objektschutz).

Genauso wie der Sensor im Verhältnis zum Gehäuse in drei verschieden Richtungen geneigt, verschoben oder gedreht sein kann, kann eine Objektiv von der Linie abweichen. Je nach Richtung und Stärke ergeben sich verschiedene Effekte, die die gewünschte Bildqualität beeinflussen. Eine Neigung führt zu Verwischung der seitlichen Ränder. Bei einer Verschiebung nach oben oder zur Seite verlagert sich der Bildausschnitt und bei einer Verschiebung entlang der optischen Achse verlagert sich der Fokuspunkt.

Ein besonderes Augenmerk sollte auf den Randbereich des Bildes gelegt werden. Denn üblicherweise ist ein Sensor rechteckig und die Linse eines Objektivs rund. Je nach Qualität des Objektivs treten allein dadurch oft schon Qualitätsverluste im Randbereich auf. Dieser Effekt ist besonders ungünstig für Anwendungen mit überlappenden oder aneinandergereihten Bildern, die alle die gleiche Schärfe und Bildqualität aufweisen müssen. Die Effekte können bei Sensoren mit höheren Auflösungen und kleineren Pixelgrößen zunehmen.

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