Telezentrische Beleuchtung in Bildverarbeitungssystemen

Einführung

In der Welt der Bildverarbeitungssysteme ist eine genaue und reproduzierbare Bildqualität entscheidend für Aufgaben wie Inspektion, Messung und Qualitätskontrolle. Telezentrische Objektive und telezentrische Beleuchtungen spielen eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Abbildungsgenauigkeit. In diesem Artikel geben wir eine kurze Einführung in telezentrische Objektive und gehen dann auf die Vor- und Nachteile telezentrischer Beleuchtungen ein. Außerdem wird die parallele Hintergrundbeleuchtung als alternative Beleuchtungslösung in bestimmten Szenarien untersucht.

Telezentrische Objektive Verstehen

Telezentrische Objektive sind optische Geräte, die perspektivische Fehler minimieren und eine gleichmäßige Vergrößerung und Perspektive über den gesamten Abbildungsbereich gewährleisten sollen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Objektiven haben telezentrische Objektive die einzigartige Eigenschaft, dass die optischen Teile in einer speziellen Konfiguration angeordnet sind.Wir bieten eine Vielzahl von telezentrischen Objektiven an. Unser Portfolio an telezentrischen Objektiven und die Preise finden Sie auf unserer Website.

Telezentrische Objektive sind so konstruiert, dass die Strahlen parallel in das Objektiv eintreten und somit nahezu senkrecht zum Bildsensor verlaufen. Diese Eigenschaft ermöglicht genaue und konsistente Messungen, da sie perspektivische Fehler und Verzerrungen minimiert. Dadurch eignen sich telezentrische Objektive ideal für präzise Dimensionsmessungen und die genaue Extraktion von Merkmalen.

Wie funktioniert die Telezentrische Beleuchtung?

Die telezentrische Beleuchtung ist ein integraler Bestandteil des telezentrischen Abbildungssystems und arbeitet mit telezentrischen Objektiven zusammen. Im Gegensatz zu konventionellen Hintergrundbeleuchtungsmethoden, bei denen die Lichtstrahlen diffus oder ungerichtet emittiert werden, sorgen telezentrische Beleuchtungen dafür, dass die Lichtstrahlen parallel verlaufen und eine gleichmäßige Intensität über das gesamte Sichtfeld aufweisen. Diese parallele Lichtstrahlkonfiguration erzeugt Silhouetten und minimiert perspektivische Fehler und Verzerrungen, was genaue Messungen bei gleichbleibender Bildqualität ermöglicht. 

Um eine telezentrische Beleuchtung zu erreichen, werden die Lichtstrahlen durch eine Reihe optischer Elemente geleitet, wodurch parallele Lichtstrahlen und eine gleichmäßige Helligkeit im gesamten Strahl entstehen. Manchmal wird dieser Lichtstrahl auch als kollimierter Lichtstrahl bezeichnet.
Das telezentrische Licht kann als eine rückwärts eingesetzte telezentrische Linse betrachtet werden. 

Vorteile von Telezentrischer Beleuchtung

1.    Reduzierte Schatten und Reflexionen 
Telezentrische Beleuchtungen tragen dazu bei, Schatten und unerwünschte Reflexionen zu minimieren, die die Bildqualität und Messgenauigkeit beeinträchtigen können. Durch parallele Lichtstrahlen wird die Gefahr von Schatten, die durch das Objekt oder das Abbildungssystem verursacht werden, verringert..
2.    Erhöhte Messgenauigkeit
Zusammen mit telezentrischen Objektiven trägt ein telezentrisches Licht zur Verbesserung der Messgenauigkeit bei, indem es Fehler reduziert, die durch unterschiedliche Beleuchtungsbedingungen, perspektivische Verzerrungen und tiefenbedingte Effekte verursacht werden.
3.    Erhöhter Arbeitsabstand
Es ermöglicht größere Arbeitsabstände zwischen dem Objekt und der Lichtquelle. Diese Flexibilität ist bei Anwendungen nützlich, bei denen der Raum zwischen dem telezentrischen Licht und dem Objektiv für die Bewegung oder Manipulation des Produkts erforderlich ist. Dies ist zum Beispiel bei der Bewegung von Roboterarmen der Fall.
4.    Reduzierte Belichtungszeit
Das kollimierte Licht wird nur auf den benötigten Bereich fokussiert. Daher wird die volle Leistung der Lichtquelle genutzt. Dies ermöglicht eine perfekte Ausleuchtung und einen hohen Kontrast. Daraus resultieren kurze Belichtungszeiten der Kamera und damit kurze Taktzeiten der Maschine.

Herausforderungen bei

1.    Kosten
Telezentrische Beleuchtungssysteme können aufgrund des speziellen Designs und der damit verbundenen Präzisionsoptik teurer sein als herkömmliche Beleuchtungsaufbauten. Die Kosten für telezentrische Objektive und spezielle Lichtquellen können für einige Anwendungen eine Herausforderung für das Budget darstellen.
2.    Platzbedarf
Die physische Größe von telezentrischen Objektiven und Lichtquellen kann zusätzlichen Platz in einer Bildverarbeitungsanlage erfordern. Dies kann bei Anwendungen, bei denen der Platz begrenzt ist, oder bei der Integration des Beleuchtungssystems in bestehende Geräte zu Einschränkungen führen.
3.    Installationsaufwand
Es ist wichtig zu beachten, dass die Verwendung von telezentrischer Beleuchtung eine sorgfältige Ausrichtung der optischen Komponenten erfordert. Dies gewährleistet eine optimale Leistung und liefert die gewünschte Bildqualität.

Parallele Hintergrundbeleuchtung

In Situationen, in denen Platzbeschränkungen oder Kostenerwägungen kritische Faktoren sind, kann eine parallele Hintergrundbeleuchtung eine brauchbare Alternative zur telezentrischen Beleuchtung darstellen. Parallele Hintergrundbeleuchtungen sind mit einem speziellen Filter ausgestattet, der die diffuse Lichtabstrahlung reduziert und ein gleichmäßigeres, gerichtetes Licht erzeugt.


Auch wenn die Tiefenwahrnehmung und die perspektivische Kontrolle nicht so ausgeprägt sind, bietet eine parallele Hintergrundbeleuchtung in bestimmten Situationen Vorteile:
1.    Platzsparend
Parallele Hintergrundbeleuchtungssysteme sind in der Regel kompakter als telezentrische Beleuchtungssysteme und eignen sich daher für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot oder wenn die Optimierung des Platzbedarfs eine Priorität ist.
2.    Gleichmäßige Beleuchtung
Eine parallele Hintergrundbeleuchtung sorgt für eine gleichmäßige und einheitliche Ausleuchtung der Objektoberfläche. Dies gewährleistet eine gleichbleibende Bildqualität.
3.    Kantenerkennung und Kontrastverbesserung
Die parallele Hintergrundbeleuchtung verbessert die Fähigkeit zur Kantenerkennung, indem sie die Sichtbarkeit von Objektkonturen und -grenzen erhöht. Außerdem wird der Kontrast erhöht, was eine bessere Unterscheidung von Objektmerkmalen, Defekten oder Unregelmäßigkeiten ermöglicht.

Schlussfolgerung

Systeme mit telezentrischen Objektiven und telezentrischen Beleuchtungen bieten bemerkenswerte Vorteile in Bezug auf verbesserten Kontrast und Messgenauigkeit. Sie sind zwar mit höheren Kosten und einem größeren Platzbedarf verbunden, aber die Vorteile, die sie bieten, sind von unschätzbarem Wert. In Situationen, in denen Platzmangel oder Kostenerwägungen eine Rolle spielen, kann eine parallele Hintergrundbeleuchtung eine praktikable Alternative darstellen. Parallele Hintergrundbeleuchtungen bieten eine gleichmäßige Ausleuchtung und eine verbesserte Kantenerkennung. Bei sorgfältiger Abwägung der spezifischen Anforderungen und Beschränkungen der einzelnen Beleuchtungsarten können die Entwickler von Bildverarbeitungssystemen die optimale Lösung für ihre Anwendungen auswählen und so zuverlässige und genaue Bildergebnisse gewährleisten.