COOLENS DTCM125 Serie – Bi-telezentrische Machine-Vision-Objektive für 1/2,5"-Sensoren

Die COOLENS DTCM125 Serie umfasst bi-telezentrische Machine-Vision-Objektive für Industriekameras mit Sensoren bis 1/2,5" und einer maximalen Sensordiagonale von 7,2 mm. Die Objektive wurden für präzise optische Messungen und industrielle Inspektionsaufgaben entwickelt, bei denen eine geringe Verzeichnung, hohe optische Auflösung und konstante Abbildungsmaßstäbe wichtig sind. Durch den bi-telezentrischen optischen Aufbau werden perspektivische Messfehler minimiert und der Abbildungsmaßstab bleibt auch bei geringen Änderungen des Objektabstands nahezu konstant.

Die DTCM125 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 geringfügige Änderungen der Objektposition andernfalls zu Messabweichungen führen können.

Die Serie umfasst 20 Objektive mit objektseitigen Bildfelddiagonalen von 26 bis 300 mm und optischen Abbildungsmaßstäben von 0,277x bis 0,024x. Der Arbeitsabstand beträgt je nach Modell zwischen 73 und 465 mm. Alle Ausführungen sind für industrielle C-Mount-Kameras geeignet. 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 DTCM125 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. Dadurch reagiert das System weniger empfindlich auf geringe Veränderungen des Abstands zwischen Objektiv und Sensor. 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.

Hohe optische Auflösung und geringe Verzeichnung

Die COOLENS DTCM125 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 190 bis mehr als 210 lp/mm auf der Bildseite. Dieser Wert beschreibt die Ortsfrequenz, bei der das Objektiv noch 30 % Kontrast überträgt. Der Hersteller positioniert die Serie für Kameras bis 5 Megapixel mit Pixelgrößen ab etwa 2,2 µm. Bei der Objektivauswahl muss geprüft werden, ob die optische Auflösung für den verwendeten Kamerasensor und die geforderte Messgenauigkeit ausreichend ist.

Neben der optischen Auflösung spielt auch die geometrische Verzeichnung eine wichtige Rolle. Laut Katalog weisen alle DTCM125 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 DTCM125 Objektivs beginnt mit dem benötigten Bildfeld, der Größe des Kamerasensors und der erforderlichen objektseitigen Pixelauflösung. Die Serie bietet 20 unterschiedliche Bildfelder mit objektseitigen Diagonalen 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 1/2,5"-Sensor mit einer aktiven Sensorfläche von 5,7 × 4,28 mm bietet das DTCM125-26 beispielsweise ein Bildfeld von etwa 20,6 × 15,5 mm, während das DTCM125-300-AL ein Bildfeld von etwa 237,5 × 178,3 mm ermöglicht.

Der optische Abbildungsmaßstab reicht von 0,277x beim DTCM125-26 bis 0,024x beim DTCM125-300-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 Serien DTCM120, DTCM118 oder andere DTCM Objektivserien die bessere Wahl sein.

Arbeitsabstand und Schärfentiefe

Der Arbeitsabstand der COOLENS DTCM125 Serie reicht von 73 mm beim DTCM125-26 bis 465 mm beim DTCM125-300-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, die Produktabmessungen und die Position weiterer Komponenten 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 und berechnete Schärfentiefewerte bei F11. Diese Angaben beziehen sich auf unterschiedliche optische Bedingungen und dürfen nicht so interpretiert werden, dass maximale Auflösung und maximale Schärfentiefe gleichzeitig erreicht werden. Da die Blende bei diesen Objektiven nicht ohne Weiteres nachträglich eingestellt werden kann, sollte die erforderliche Kombination aus Auflösung und Schärfentiefe bereits bei der Auswahl festgelegt und mit dem Lieferanten abgestimmt werden.

Industrielle Bauform und Montage

Alle COOLENS DTCM125 Objektive verfügen über einen standardisierten C-Mount-Kameraanschluss. Die mechanischen Abmessungen und das Gewicht unterscheiden sich je nach Ausführung erheblich. Das kleinste Modell, das DTCM125-26, hat eine Länge von 103,4 mm und wiegt etwa 0,3 kg. Das größte Modell, das DTCM125-300-AL, besitzt eine Länge von 618,5 mm und ein Gewicht von ungefähr 46,6 kg. Besonders bei größeren Objektiven ist eine stabile mechanische Befestigung erforderlich, um Durchbiegung, Vibrationen und Veränderungen der optischen Ausrichtung zu vermeiden. Ausführungen mit der Kennzeichnung AL verfügen über eine einstellbare bildseitige Schnittweite zur Anpassung der optischen Konfiguration.

Wichtigste Merkmale

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

• Entwickelt für Industriekameras mit 1/2,5"-Sensoren und einer maximalen Sensordiagonale von 7,2 mm

• Geeignet für CCD- und CMOS-Kameras

• Laut Hersteller geeignet für Kameras bis 5 Megapixel, abhängig von Pixelgröße und Auflösungsanforderungen

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

• Optische Verzeichnung von weniger als 0,1 %

• Telezentriewinkel von weniger als 0,1°

• Hohe optische Auflösung mit spezifizierten MTF30-Werten von mehr als 190 bis mehr als 210 lp/mm, abhängig vom Modell

• Nahezu konstanter Abbildungsmaßstab innerhalb des telezentrischen Bereichs zur Reduzierung perspektivischer Messfehler

• Auswahl aus 20 verschiedenen Objektivmodellen

• Objektseitige Bildfelddiagonalen von 26 bis 300 mm

• Optische Abbildungsmaßstäbe von 0,277x bis 0,024x

• Arbeitsabstände von 73 bis 465 mm, abhängig vom Modell

• Im Katalog angegebene optimale Blendenzahl F4.2 mit separat berechneten Schärfentiefewerten bei F11

• Ausführungen mit einstellbarer bildseitiger Schnittweite (AL)

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

• Industrielle Gehäuse mit modellabhängigen Abmessungen und Gewichten von etwa 0,3 bis 46,6 kg

• Standardisierter C-Mount-Kameraanschluss