COOLENS DTCM120 Serie Bi-telezentrische Machine-Vision-Objektive für 1/2"-Sensoren

Die COOLENS DTCM120 Serie umfasst bi-telezentrische Machine-Vision-Objektive für Industriekameras mit Sensoren bis 1/2" und einer maximalen Sensordiagonale von 8,0 mm. Die Objektive wurden für präzise optische Messungen und industrielle Inspektionsaufgaben entwickelt, bei denen ein konstanter Abbildungsmaßstab, eine hohe optische Auflösung und eine geringe Bildverzeichnung wichtig sind. Durch den bi-telezentrischen optischen Aufbau werden perspektivische Messfehler minimiert und die Abbildungsgröße bleibt auch bei geringen Änderungen des Objektabstands nahezu konstant.

Die DTCM120 Objektive kombinieren eine hohe optische Auflösung mit einer spezifizierten optischen Verzeichnung von weniger als 0,1 % und einem Telezentriewinkel von weniger als 0,1°. Dadurch eignen sie sich für dimensionale Prüfungen, Kantenerkennung, Positionsmessungen und die Qualitätskontrolle mechanischer und elektronischer Bauteile. Der telezentrische Aufbau ist besonders wichtig bei Anwendungen, bei denen Höhenunterschiede oder Abweichungen in der Produktposition andernfalls zu Messfehlern führen können.

Die Serie umfasst 20 Objektive mit objektseitigen Bildfelddiagonalen von 26 bis 300 mm und optischen Abbildungsmaßstäben von 0,308x bis 0,027x. Der Arbeitsabstand beträgt je nach Modell zwischen 73 und 465 mm. Alle Ausführungen verfügen über einen standardisierten C-Mount-Kameraanschluss und eine einstellbare bildseitige Schnittweite. Durch die große Auswahl an Bildfeldern kann die Serie sowohl für kleine Präzisionsbauteile als auch für größere industrielle Produkte eingesetzt werden.

Bi-telezentrischer optischer Aufbau für präzise Messungen

Bei herkömmlichen Machine-Vision-Objektiven verändert sich die Abbildungsgröße eines Objekts, wenn sich der Abstand zwischen Objekt und Kamera ändert. Dieser perspektivische Effekt kann Messfehler verursachen, wenn Bauteile nicht exakt in derselben Höhe oder Entfernung positioniert werden. Die COOLENS DTCM120 Serie verfügt über einen bi-telezentrischen optischen Aufbau, bei dem sowohl die Objektseite als auch die Bildseite telezentrisch ausgeführt sind. Dadurch bleibt der Abbildungsmaßstab innerhalb des telezentrischen Bereichs nahezu konstant und perspektivisch bedingte Messfehler werden deutlich reduziert.

Die objektseitige Telezentrie ist besonders wichtig für Maßprüfungen an Produkten mit Höhenunterschieden oder variierenden Arbeitsabständen. Die bildseitige Telezentrie sorgt dafür, dass die Lichtstrahlen nahezu senkrecht auf den Kamerasensor treffen, was zu einem stabilen Abbildungsmaßstab beiträgt. Mit einem spezifizierten Telezentriewinkel von weniger als 0,1° eignen sich die Objektive für präzise Maßkontrollen, Durchmesser- und Breitenmessungen, Kantenpositionierung und Anwendungen, bei denen ein konstanter Abbildungsmaßstab erforderlich ist. Die nutzbare Messtiefe hängt jedoch weiterhin von der Schärfentiefe und der geforderten Messgenauigkeit ab.

Hohe optische Auflösung und geringe Verzeichnung

Die COOLENS DTCM120 Serie wurde für industrielle Kameras entwickelt, bei denen feine Produktdetails und Kanten mit hohem Kontrast abgebildet werden müssen. Je nach Modell liegt die spezifizierte MTF30 bei mehr als 175 bis mehr als 220 lp/mm auf der Bildseite. Dieser Wert beschreibt die Ortsfrequenz, bei der das Objektiv noch 30 % Kontrast überträgt. Die optische Auflösung unterscheidet sich je nach Ausführung und muss auf die Pixelgröße und Auflösung des verwendeten Kamerasensors abgestimmt werden. Besonders bei Kameras mit kleinen Pixeln muss geprüft werden, ob das Objektiv genügend Kontrast für die geforderte Mess- oder Inspektionsaufgabe liefert.

Neben der optischen Auflösung spielt auch die geometrische Verzeichnung eine wichtige Rolle. Laut Katalog weisen alle DTCM120 Modelle eine spezifizierte optische Verzeichnung von weniger als 0,1 % auf. Dadurch bleiben gerade Linien und geometrische Formen genauer erhalten als bei vielen herkömmlichen Objektiven. Dies ist besonders wichtig bei Bildmessungen, bei denen Pixelkoordinaten in reale Abmessungen umgerechnet werden. Bei Anwendungen mit hohen Genauigkeitsanforderungen ist dennoch eine Kalibrierung des gesamten Kamerasystems erforderlich, um verbleibende optische und mechanische Abweichungen zu korrigieren.

Objektivauswahl nach Bildfeld und Abbildungsmaßstab

Die Auswahl des passenden DTCM120 Objektivs beginnt mit dem benötigten Bildfeld, der Größe des Kamerasensors und der erforderlichen objektseitigen Pixelauflösung. Die Serie bietet 20 unterschiedliche Ausführungen mit objektseitigen Bildfelddiagonalen von 26 bis 300 mm. Diese Werte beschreiben die Diagonale des erfassten Objektbereichs und entsprechen nicht der Breite oder Höhe des aufgenommenen Bildes. Bei einem 1/2"-Sensor mit einer aktiven Sensorfläche von 6,4 × 4,8 mm bietet das DTCM120-26-AL beispielsweise ein Bildfeld von etwa 20,8 × 15,6 mm, während das DTCM120-300-AL ein Bildfeld von ungefähr 237 × 178 mm ermöglicht.

Der optische Abbildungsmaßstab reicht von 0,308x beim DTCM120-26-AL bis 0,027x beim DTCM120-300-AL. Bei gleicher Sensorgröße führt ein größerer Abbildungsmaßstab zu einem kleineren Bildfeld und einer feineren objektseitigen Pixelauflösung. Ein kleinerer Abbildungsmaßstab ermöglicht die Aufnahme eines größeren Produktbereichs, reduziert jedoch die pro Pixel erfassten Objektdetails. Die erforderliche Messgenauigkeit, die minimale Fehlergröße und die verfügbare Kameraauflösung sind daher entscheidende Kriterien bei der Objektivauswahl. Wenn ein größerer Kamerasensor benötigt wird, können die COOLENS DTCM118, DTCM230 oder andere DTCM Objektivserien die bessere Wahl sein.

Arbeitsabstand und Schärfentiefe

Der Arbeitsabstand der COOLENS DTCM120 Serie reicht von 73 mm beim DTCM120-26-AL bis 465 mm beim DTCM120-300-AL. Der Arbeitsabstand bezeichnet die Entfernung zwischen der Vorderseite des Objektivs und der Objektebene, für die das optische System ausgelegt ist. Bei der Auswahl müssen der verfügbare Bauraum sowie die Abmessungen und die Position des Produkts berücksichtigt werden. Der Arbeitsabstand steigt nicht bei allen Modellen proportional mit der Größe des Bildfeldes. Deshalb muss der spezifizierte Arbeitsabstand für jedes Objektiv einzeln geprüft werden.

Der telezentrische Aufbau bietet Vorteile bei der Inspektion von Produkten mit Höhenunterschieden. Die nutzbare Schärfentiefe hängt jedoch weiterhin vom optischen Abbildungsmaßstab, der Blendenöffnung und der erforderlichen Bildschärfe ab. Der Katalog nennt F4.2 als optimale Blendenzahl für alle DTCM120 Modelle und gibt berechnete Schärfentiefewerte bei F11 von ±4,6 mm bis ±603 mm an. Diese Angaben beziehen sich auf unterschiedliche optische Einstellungen und bedeuten nicht, dass die maximale optische Auflösung über den gesamten Schärfentiefebereich erreicht wird. Besonders bei präzisen Messanwendungen muss die nutzbare Schärfentiefe anhand der erforderlichen Kantendefinition und Messgenauigkeit bestimmt werden. Da die Blendenkonfiguration bei diesen Objektiven nicht ohne Weiteres nach der Lieferung verändert werden kann, sollte die gewünschte Ausführung vor der Bestellung abgestimmt werden.

Industrielle Bauform und Montage

Alle COOLENS DTCM120 Objektive verfügen über einen standardisierten C-Mount-Kameraanschluss. Die mechanischen Abmessungen und das Gewicht unterscheiden sich je nach Ausführung erheblich. Das kleinste Modell, das DTCM120-26-AL, hat eine Länge von 107,2 mm und wiegt etwa 0,3 kg. Das größte Modell, das DTCM120-300-AL, besitzt eine Länge von 622,2 mm und ein Gewicht von ungefähr 46,5 kg. Besonders bei größeren Objektiven ist eine stabile mechanische Befestigung erforderlich, um Durchbiegung, Vibrationen und Veränderungen der optischen Ausrichtung zu vermeiden.

Alle Ausführungen verfügen über eine einstellbare bildseitige Schnittweite, erkennbar an der Kennzeichnung AL in der Modellbezeichnung. Damit lässt sich der bildseitige Abstand präzise an die optische Konfiguration und den Kamerasensor anpassen. Neben dem Arbeitsabstand müssen bei der Auswahl auch die gesamten Objektivabmessungen, das Gewicht und die verfügbaren Befestigungsmöglichkeiten berücksichtigt werden. Dies ist besonders wichtig bei größeren telezentrischen Objektiven, die in automatisierte Mess- und Inspektionssysteme integriert werden.

Wichtigste Merkmale

• Bi-telezentrische Machine-Vision-Objektive für präzise industrielle Mess- und Inspektionsanwendungen

• Entwickelt für Industriekameras mit Sensoren bis 1/2" und einer maximalen Sensordiagonale von 8,0 mm

• Geeignet für industrielle CCD- und CMOS-Kameras

• Bi-telezentrischer optischer Aufbau mit Telezentrie auf der Objekt- und Bildseite

• Optische Verzeichnung von weniger als 0,1 %

• Telezentriewinkel von weniger als 0,1°

• MTF30-Werte von mehr als 175 bis mehr als 220 lp/mm, abhängig vom Modell

• Nahezu konstanter Abbildungsmaßstab innerhalb des telezentrischen Bereichs

• Auswahl aus 20 verschiedenen Objektivmodellen

• Objektseitige Bildfelddiagonalen von 26 bis 300 mm

• Optische Abbildungsmaßstäbe von 0,308x bis 0,027x

• Arbeitsabstände von 73 bis 465 mm, abhängig vom Modell

• Im Katalog angegebene optimale Blendenzahl F4.2

• Berechnete Schärfentiefewerte von ±4,6 bis ±603 mm bei F11

• Alle Ausführungen mit einstellbarer bildseitiger Schnittweite (AL)

• Geeignet für Maßkontrollen, Durchmesser- und Breitenmessungen, Kantenerkennung und präzise Bauteilpositionierung

• Industrielle Gehäuse mit modellabhängigen Längen von 107,2 bis 622,2 mm

• Modellabhängiges Gewicht von etwa 0,3 bis 46,5 kg

• Standardisierter C-Mount-Kameraanschluss