Endozentrische Objektive für die industrielle Bildverarbeitung
Endozentrische Objektive sind der Normalfall in der Bildverarbeitung. Sie bilden wie das menschliche Auge ab: Objekte erscheinen kleiner, je weiter sie entfernt sind. Für Anwesenheitsprüfung, Codelesung, Lageerkennung und Oberflächenkontrolle ist das genau richtig und deutlich günstiger als eine telezentrische Optik.
Im Sortiment stehen 120 Objektive mit Brennweiten von 2,7 bis 85 mm, überwiegend mit C-Mount, daneben M42, M58, M72 und F-Mount. Neben unserem Standardsortiment liefern wir auf Anfrage selbstverständlich auch alle anderen bekannten Marken, exakt auf Ihre Anforderungen zugeschnitten.
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Produkte im Überblick
Endozentrische Objektive: die Standardoptik der industriellen Bildverarbeitung
Endozentrisch ist der Normalfall in der industriellen Bildverarbeitung. Der Begriff beschreibt die Lage der Eintrittspupille, also der wirksamen Oeffnung, durch die das Objektiv die Szene sieht. Sie liegt im Objektiv, also in endlichem Abstand zum Prüfteil. Daraus folgt das vertraute Abbildungsverhalten: Was weiter entfernt liegt, wird kleiner abgebildet, was neben der optischen Achse liegt, wird leicht von der Seite gesehen.
Unser Sortiment umfasst 120 endozentrische Objektive, davon 88 von HikRobot und 32 von Fujinon. Die Brennweiten reichen von 2,7 mm bis 85 mm, am häufigsten vertreten sind 35 mm mit 19 Modellen, 25 mm mit 17, 12 mm und 16 mm mit je 15 sowie 50 mm mit 14 Modellen. Grundlagen zu Brennweitenberechnung, Bildkreis und Anschluss finden Sie in der Oberkategorie Objektive. Hier geht es um das, was diese Bauform von anderen unterscheidet.
Perspektivische Verzerrung: wann sie stört und wann nicht
Weil sich der Abbildungsmaßstab mit dem Arbeitsabstand ändert, erscheinen näher liegende Bereiche größer als weiter entfernte. Bei einem stehenden Bauteil sehen Sie je nach Lage im Bildfeld auch die Seitenwand. Fachlich spricht man vom perspektivischen Fehler oder Parallaxenfehler.
Für Anwesenheits- und Lagekontrolle, Code- und Schriftlesung, Oberflächenprüfung, Vollständigkeitskontrolle und Robotikführung ist das unkritisch. Auch Messungen sind möglich, solange alle Messmerkmale in einer Ebene liegen und das System auf genau diese Ebene kalibriert ist. Kritisch wird es bei Maßen an dreidimensionalen Teilen, bei schwankender Objekthöhe, bei Bohrungen in dickem Material und bei randnahen Kanten, die wie in der Bildmitte bewertet werden müssen. Jede Höhenänderung erzeugt dann einen systematischen Messfehler.
Abgrenzung zu telezentrischen Objektiven
Bei einem objektseitig telezentrischen Objektiv liegt die Eintrittspupille rechnerisch im Unendlichen, die Hauptstrahlen verlaufen parallel zur optischen Achse. Der Abbildungsmaßstab bleibt innerhalb eines definierten Tiefenbereichs nahezu konstant. Dafür muss die Frontlinse mindestens so groß sein wie das Bildfeld: Ein Bauteil von 100 mm Breite verlangt eine Frontlinse von über 100 mm Durchmesser. Solche Objektive sind deutlich teurer, größer und schwerer.
Die praktische Regel: Solange keine absolute Maßmessung an räumlichen Objekten gefordert ist, bleibt endozentrisch die wirtschaftlichere und flexiblere Lösung. Erst wenn die Messtoleranz kleiner wird als der zu erwartende perspektivische Fehler, lohnt der Wechsel.
| Kriterium | Endozentrisch | Telezentrisch |
|---|---|---|
| Eintrittspupille | im Objektiv | rechnerisch im Unendlichen |
| Abbildungsmaßstab | abstandsabhängig | im Tiefenbereich konstant |
| Perspektive | vorhanden | praktisch aufgehoben |
| Objektgröße | über Abstand skalierbar | begrenzt durch Frontlinse |
| Bauform | kompakt | groß und schwer |
| Typischer Einsatz | Prüfung, Lesung, Führung | Maßmessung an 3D-Teilen |
Anschluss und Bildkreis im Sortiment
Im endozentrischen Sortiment dominiert das C-Mount-Gewinde mit 60 Modellen. Für größere Sensoren stehen M42 mit 9, M72 mit 5, F-Mount mit 4 und M58 x P0.75 mit 4 Modellen bereit, die übrigen verteilen sich auf weitere Anschlussarten. Der Bildkreis, also der Durchmesser des scharf und gleichmäßig ausgeleuchteten Feldes in der Sensorebene, deckt 26 Werte von Ø9 mm bis Ø60 mm ab. Damit lassen sich kompakte Sensoren in Flächenkameras ebenso versorgen wie die langen Sensoren in Zeilenkameras. Der Bildkreis muss mindestens der Sensordiagonalen entsprechen, bei Zeilensensoren der Zeilenlänge.
| Anschluss | Anzahl Modelle |
|---|---|
| C-Mount | 60 |
| M42 | 9 |
| M72 | 5 |
| F-Mount | 4 |
| M58 x P0.75 | 4 |
Blende und Schärfentiefe
Die Blende steuert die Lichtmenge und zugleich die Schärfentiefe, also den Tiefenbereich, in dem ein Objekt ausreichend scharf abgebildet wird. Im Sortiment finden sich 32 verschiedene Blendenangaben, häufig die Bereiche F2.8 bis F16 und F2.4 bis F16.
Eine hohe F-Zahl wie F11 oder F16 vergrößert die Schärfentiefe und toleriert schwankende Bauteilhöhen. Gleichzeitig sinkt die Lichtmenge am Sensor deutlich, und ab einem gewissen Punkt begrenzt die Beugung die Auflösung. Ueblich ist deshalb: Blende so weit schließen wie nötig und den Lichtverlust über eine leistungsfähigere Beleuchtung ausgleichen, nicht über längere Belichtungszeit oder höhere Verstärkung.
Arbeitsabstand und Filtergewinde
Der Mindestarbeitsabstand gibt an, wie nah das Objektiv an das Objekt heranrücken darf, ohne dass sich das Bild noch scharfstellen lässt. Bei 27 Modellen liegt er bei 0,1 m, bei 19 Modellen bei 100 mm, bei 10 Modellen bei 0,15 m und bei 7 Modellen bei 200 mm. 0,1 m und 100 mm bezeichnen denselben Abstand, die Schreibweise folgt den Datenblättern. Bei beengtem Einbauraum ist dieser Wert das erste Ausschlusskriterium, noch vor der Brennweite.
Das Filtergewinde an der Objektivfront nimmt Filter auf, im Sortiment kommen 35 Größen vor, häufig M27 x 0,5. Praktisch relevant ist vor allem der Polarisationsfilter: Erst die Kombination aus polarisierter Beleuchtung und gekreuztem Polfilter am Objektiv unterdrückt gerichtete Reflexe auf glänzenden Metall- und Kunststoffoberflächen zuverlässig. Ebenfalls gebräuchlich sind Bandpass- und Sperrfilter gegen Fremdlicht. Filter und Adapterringe führen wir unter Zubehör und Kabel.
Verwandte Kategorien
Alle Bauformen zeigt die Oberkategorie Objektive. Smart-Kameras nutzen in vielen Fällen dieselben C-Mount-Objektive, für die Bildübertragung schneller Zeilensysteme sind Frame-Grabber zuständig. Geht es ausschließlich um das Lesen von Codes, sind fertige Code-Scanner oft der direktere Weg. Den gesamten Katalog erreichen Sie über Produkte.
Häufige Fragen zu endozentrischen Objektiven
Woran erkenne ich, ob ein Objektiv endozentrisch ist?
Am Fehlen eines gegenteiligen Hinweises. Endozentrisch ist die Standardbauform und wird selten eigens gekennzeichnet. Telezentrische Objektive tragen immer den Zusatz telezentrisch und nennen einen festen Abbildungsmaßstab sowie einen definierten Arbeitsabstand.
Kann ich mit einem endozentrischen Objektiv überhaupt messen?
Ja, unter zwei Bedingungen: Alle Messmerkmale liegen in einer festen Ebene, und das System ist auf genau diese Ebene kalibriert. Schwankt die Objekthöhe zwischen den Teilen, entsteht ein systematischer Fehler, den eine Kalibrierung nicht beseitigt.
Welche Brennweite sollte ich wählen?
Sie folgt aus Sensorgröße, Bildfeld und verfügbarem Arbeitsabstand. Kurze Brennweiten liefern ein großes Bildfeld auf engem Raum, verstärken aber die perspektivische Verzerrung. Längere Brennweiten bei größerem Abstand verringern sie. Unser Sortiment deckt 2,7 mm bis 85 mm ab.
Liefern Sie auch Marken außerhalb Ihres Sortiments?
Ja. Im Shop ist unser Standardsortiment gelistet, im Wesentlichen HikRobot und Fujinon. Auf Anfrage liefern wir auch andere Marken sowie Sonderausführungen. Nennen Sie uns Bildfeld, Arbeitsabstand, Sensorgröße und Anschluss.
Wie viel Schärfentiefe brauche ich in der Praxis?
So viel, dass die größte Höhenschwankung Ihrer Bauteile plus die Toleranz der Zuführung abgedeckt ist. Rechnen Sie einen Zuschlag ein, denn Fokus und Arbeitsabstand verschieben sich durch Vibration und Temperatur.
Passt jedes C-Mount-Objektiv an jede C-Mount-Kamera?
Mechanisch ja, optisch nicht zwingend. Der Bildkreis muss mindestens der Sensordiagonalen entsprechen, sonst werden die Bildecken dunkel oder unscharf. Prüfen Sie zudem, ob die Kamera einen CS-Mount hat, dessen kürzeres Auflagemaß einen Zwischenring erfordert. Für große Sensoren reicht C-Mount konstruktiv oft nicht aus.