Optik-Auslegungsrechner
Ermitteln Sie die benötigte Auflösung, Belichtungszeit und Objektivbrennweite anhand Ihrer Produktanforderungen - bevor Sie Kamera und Objektiv kaufen.
Dieser Machine-Vision-Objektivrechner unterstützt Systemintegratoren, Prozessingenieure und Einkäufer bei der vorherigen Auslegung einer Kamera-Objektiv-Kombination für die industrielle Bildverarbeitung. Auf Basis des Sichtfelds (Field of View, FOV), des kleinsten zu erkennenden Produktmerkmals, der Produktgeschwindigkeit und der zulässigen Bewegungsunschärfe berechnet das Tool die erforderliche Sensorauflösung in Pixeln und Megapixeln, die maximale Belichtungszeit zur Vermeidung von Bewegungsunschärfe sowie für eine Reihe gängiger Brennweiten (6 bis 100 mm) den zugehörigen Arbeitsabstand und die Schärfentiefe. So lässt sich vorab bestimmen, ob eine Kamera-Objektiv-Kombination die Anforderungen Ihrer Prüfaufgabe erfüllt, bevor in Hardware investiert wird.
Produktparameter
Geschwindigkeit, mit der sich das Produkt durch das Bild bewegt. Die Richtung relativ zur Kamera wählen Sie unter Bewegungsrichtung.
Wie die lineare Bewegung im Kamerabild erscheint: entlang der FOV-Breite oder entlang der FOV-Höhe oben. Sie bestimmt, welche Bildabmessung für die Mindestbildrate zählt.
Abstand von der Rotationsachse zum abgebildeten Punkt auf dem Objekt. Nur relevant bei rotierenden Objekten; bei linearem Transport (z. B. ein Förderband) auf 0 lassen.
Zusätzlicher Bildbereich, den aufeinanderfolgende Aufnahmen gemeinsam sehen, damit keine Lücken in der Prüfung entstehen.
Zum Beispiel wegen Strahlungswärme eines heißen Produkts oder des verfügbaren Platzes direkt beim Objekt.
Bestimmt durch den physischen Einbauraum — wie weit Kamera und Objektiv maximal vom Objekt entfernt montiert werden können.
Für breite Flächen (z. B. eine Stoff- oder Plattenbahn ab 4 m Breite) können mehrere Kameras nebeneinander platziert werden, jede zuständig für einen Teil der oben angegebenen FOV-Breite. Die untenstehenden Berechnungen gelten dann pro Kamera.
Kamera-Spezifikationen
Eine Zeilenkamera hat eine einzige Pixelzeile über die Breite und baut das Bild Zeile für Zeile auf, während sich das Produkt vorbeibewegt. Geeignet für Endlosbahnen (Papier, Folie, Textil, Stahl), sehr breite Produkte und rotierende zylindrische Teile.
Wird bei der Sensorauswahl eingetragen: die maximale Bildrate der Omron-Sentech-Ausführung mit GigE PoE bei voller Auflösung. USB3- und Camera-Link-Ausführungen sind schneller. Der Wert lässt sich anpassen.
Ergebnisse
Was benötigt wird
Benötigte Auflösung: 300 × 240 px (Benötigte Megapixel: 0.07 MP)
Eine Kamera braucht in der Breite und in der Höhe genügend Pixel. Die Megapixelzahl allein sagt nicht, ob sie passt.
Erfüllt Ihre Kandidatenkamera die Anforderungen?
OK — ausreichende Auflösung
| Eigenschaft | Diese Kamera | Benötigt | Erfüllt |
|---|---|---|---|
| Pixel in der Breite | 2.448 px | ≥ 300 px | Ja |
| Pixel in der Höhe | 2.048 px | ≥ 240 px | Ja |
| Ein Pixel auf dem Objekt | 0,0408 × 0,0408 mm = 0,0017 mm² | ≤ 0,3333 × 0,3333 mm = 0,1111 mm² | Ja |
| Kleinstes Merkmal (1 × 1 mm) | 24,5 × 24,5 px = 599,3 px² | ≥ 3 × 3 px = 9 px² | Ja |
Belichtungszeit / Bewegungsunschärfe
Maximale Belichtungszeit: entfällt — Geschwindigkeit ist 0
Berechnet für eine Zielunschärfe zwischen 0,5 und 2 Pixeln (kaum wahrnehmbar bis gerade noch sichtbar) — in der Praxis gilt: weniger ist immer besser.
Mindestbildrate
Mindestens erforderliche Bildrate: 0 fps
Bildfeld in Laufrichtung (H): 100 mm
Ja — ausreichend
Stellt sicher, dass sich das Objekt nicht schneller durch das Sichtfeld bewegt, als die Kamera neue Bilder aufnehmen kann (keine Lücken in der Prüfung). Geben Sie oben die Bildrate Ihrer Kamera ein, um zu prüfen, ob diese ausreicht.
Brennweite, Arbeitsabstand & Schärfentiefe
| Brennweite (mm) | Arbeitsabstand (mm) | Sichtfeldwinkel | Innerhalb Arbeitsabstand | Schärfentiefe nah (mm) | Schärfentiefe fern (mm) | Schärfentiefe gesamt (mm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 71 | 70,3° | entfällt — keine Begrenzung festgelegt | 63,3 – 69,1 | 72,9 – 78,7 | 3,9 – 15,5 |
| 8 | 94,7 | 55,7° | entfällt — keine Begrenzung festgelegt | 86,9 – 92,7 | 96,6 – 102,4 | 3,9 – 15,5 |
| 12 | 142 | 38,8° | entfällt — keine Begrenzung festgelegt | 134,3 – 140,1 | 143,9 – 149,7 | 3,9 – 15,5 |
| 16 | 189,3 | 29,6° | entfällt — keine Begrenzung festgelegt | 181,6 – 187,4 | 191,3 – 197,1 | 3,9 – 15,5 |
| 25 | 295,9 | 19,2° | entfällt — keine Begrenzung festgelegt | 288,1 – 293,9 | 297,8 – 303,6 | 3,9 – 15,5 |
| 35 | 414,2 | 13,8° | entfällt — keine Begrenzung festgelegt | 406,5 – 412,3 | 416,1 – 421,9 | 3,9 – 15,5 |
| 50 | 591,7 | 9,7° | entfällt — keine Begrenzung festgelegt | 584 – 589,8 | 593,6 – 599,5 | 3,9 – 15,5 |
| 75 | 887,6 | 6,4° | entfällt — keine Begrenzung festgelegt | 879,8 – 885,6 | 889,5 – 895,3 | 3,9 – 15,5 |
| 100 | 1.183,4 | 4,8° | entfällt — keine Begrenzung festgelegt | 1.175,7 – 1.181,5 | 1.185,4 – 1.191,2 | 3,9 – 15,5 |
Sowohl der Arbeitsabstand als auch die Schärfentiefe sind Fernfeld-Näherungen (Arbeitsabstand >> Brennweite), geeignet für die Vorauslegung und Vorauswahl. Bei Arbeitsabständen unter etwa dem 20-fachen der Brennweite oder für eine endgültige Kaufentscheidung empfehlen wir, den eigenen Rechner des Objektivherstellers zu Rate zu ziehen — bei kurzen Konjugaten spielen Hauptebenenverschiebungen eine größere Rolle.
Berechnet für eine Zielunschärfe zwischen 0,5 und 2 Pixeln (kaum wahrnehmbar bis gerade noch sichtbar) — in der Praxis gilt: weniger ist immer besser.
Der Sichtfeldwinkel zeigt den physikalischen Unterschied zwischen den Brennweiten: Eine kurze Brennweite (nah am Objekt, weiter Winkel) neigt eher zu Randverzerrung und perspektivischem Fehler; eine längere Brennweite (größerer Arbeitsabstand, engerer Winkel) liefert meist ein flacheres, weniger verzerrtes Bild — wichtig, wenn auch die Bildränder genau sein müssen. Bleibt die Verzerrung dennoch ein Problem, etwa bei dimensionalen Messungen, eliminiert ein telezentrisches Objektiv den perspektivischen Fehler nahezu vollständig (konstante Vergrößerung, kein winkelabhängiger Fehler) — allerdings größer, teurer und mit einem Sichtfeld, das nicht größer als der Objektivdurchmesser sein darf.
Ihre Eingaben werden automatisch in diesem Browser gespeichert (lokaler Speicher, keine Cookies), sodass Sie später weitermachen können. Mit „Berechnung speichern“ erhalten Sie eine Kopie, die Sie auf einem anderen Rechner öffnen oder mit Kollegen teilen können.
* Dieses Rechentool liefert indikative Ergebnisse auf Basis gängiger Näherungsformeln. Es können keine Rechte daraus abgeleitet werden; überprüfen Sie die endgültige Wahl stets beim Objektivhersteller oder kontaktieren Sie uns für eine fachkundige Beratung.