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Objektive für raue Umgebungen ermöglichen Wachstum des Automatisierungsmarktes

 

Bildverarbeitungssysteme für neue Automatisierungsanwendungen

 

Neu entstehende Anwendungen sind oftmals rauen Umgebungen ausgesetzt

 

Hochqualitative Bildverarbeitungsobjektive für schwierige Bedingungen

 

Widerstandsfähige Objektive für Stöße und Vibrationen, Wasser und Temperaturschwankungen

Automatisierte Systeme finden wir in einer Vielzahl von Branchen wieder und sie werden im modernen Leben immer wichtiger. Von automatisierten landwirtschaftlichen Geräten über Roboter, die mit Produktionsmitarbeitern zusammenarbeiten, bis hin zu Drohnen werden Bildverarbeitungssysteme in neuen Anwendungen außerhalb der traditionellen, kontrollierten Umgebungen eingesetzt. In diesen Umgebungen können Stößen und Vibrationen, Spritzwasser, Feuchtigkeit, Verunreinigungen und Temperaturschwankungen auftreten. Objektive für die industrielle Bildverarbeitung sind bereits robuster als ihr Pendant für private Fotografen, aber für bestimmte Anwendungsfälle kann eine zusätzliche Robustheit erforderlich sein. Um diesen anspruchsvollen Bedingungen gerecht zu werden, wurde eine neue Generation von Bildverarbeitungsobjektiven entwickelt. Sie ermöglichen hohe Abbildungsleistungen in automatisierten Systemen und widerstehen gleichzeitig allen Umweltwidrigkeiten.

Warum ist eine zusätzliche Robustheit erforderlich?

Herkömmliche Bildverarbeitungsobjektive halten normalen Fabrikumgebung stand. Sie können über einen langen Zeitraum hinweg ohne Qualitatseinbußen verwendet werden. Ein Einbau in bewegte Maschinen, eine Verladung auf Lastwagen, ein Sturz auf den Fabrikboden oder ein Einsatz unter Bedingungen mit zusätzlichen Stößen, Vibrationen oder Verunreinigungen kann allerdings zu Schäden an den Objektiven führen. Die normale Fabrikumgebung mag rau wirken, aber sie wird in der Regel kontrolliert und überwacht, während dies in anderen Umgebungen nicht immer der Fall ist.

Herkömmliche Bildverarbeitungsobjektive verfügen über mehrere Blendenlamellen zur Blendeneinstellung und Doppelgewinde-Fokusmechanismen. Dies macht die Objektive flexibel und einfach einstellbar für verschiedene Anwendungsfälle (Abbildung 1). Stöße und Vibrationen können die beweglichen Teile jedoch verschieben und zu unerwünschtem Pixelshift und einer Auflösungsverschlechterung führen. Wasser und andere Verunreinigungen können in die Objektivbaugruppe eindringen und das Objektiv unbrauchbar machen oder sogar den Kamerasensor hinter dem Objektiv beschädigen. Temperaturschwankungen führen dazu, dass sich die Glaslinsen und das Metallgehäuse ausdehnen oder zusammenziehen, wodurch sich die Fokusposition verschiebt und das System neu fokussiert werden muss. Da die Fortschritte in der Automatisierung den Einsatz von Bildverarbeitungssystemen in immer raueren Umgebungen ermöglichen, könnten all diese Probleme die Abbildungsleistung beeinträchtigen oder die Objektive unbrauchbar machen. Bei automatisierten landwirtschaftlichen Geräten treten zum Beispiel Stöße und Vibrationen auf, wenn sie sich über unebenes Gelände bewegen, außerdem sind sie Spritzwasser, Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen aufgrund von Wetterveränderungen ausgesetzt.

Die beweglichen Teile im Inneren eines herkömmlichen Bildverarbeitungsobjektivs können sich aufgrund von Stößen und Vibrationen in rauen Umgebungen verschieben, was die Leistung beeinträchtigt. Unerwünschte Verunreinigungen können in die Baugruppe rund um den Fokussiermechanismus eindringen.
Abbildung 1: Die beweglichen Teile im Inneren eines herkömmlichen Bildverarbeitungsobjektivs können sich aufgrund von Stößen und Vibrationen in rauen Umgebungen verschieben, was die Leistung beeinträchtigt. Unerwünschte Verunreinigungen können in die Baugruppe rund um den Fokussiermechanismus eindringen.

Robuste Objektive für die Industrie: Minimierung der Objektivkomplexität

Die einfachste Lösung ist oft die beste. Die robusten Objektive für die Industrie haben eine einfachere und schlankere Objektivmechanik für ein leichteres und platzsparendes Design, wodurch sie sich ideal für die Integration in Geräte und OEM-Anwendungen eignen. Die einfachere Mechanik verhindert Fokus- oder Blendenveränderungen bei Stößen und Vibrationen und reduziert die Anzahl der beweglichen mechanischen Teile. Dies macht die robusten Objektive für die Industrie kostengünstiger als herkömmliche Objektive. Feste Blenden ersetzen einstellbare Blenden mit mehreren Lamellen. Fokussiermechanismen mit einem Gewinde ersetzen Fokussiermechanismen mit Doppelgewinde. Aber auch wenn robuste Objektive für die Industrie kostengünstiger und besser vor Stößen und Vibrationen geschützt sind als ihre herkömmlichen Pendants, sollte unbedingt beachtet werden, dass sie weniger Flexibilität bei der Einstellung der Objektivparameter bieten.

Robuste Objektive für die Industrie haben eine vereinfachte Objektivmechanik, die Fokus- oder Blendenveränderungen durch Stöße und Vibrationen verhindert. Sie sind ideal für den Einsatz in industriellen Anwendungen geeignet, bei denen sie einmal eingebaut und nicht mehr verstellt werden müssen.
Abbildung 2: Robuste Objektive für die Industrie haben eine vereinfachte Objektivmechanik, die Fokus- oder Blendenveränderungen durch Stöße und Vibrationen verhindert. Sie sind ideal für den Einsatz in industriellen Anwendungen geeignet, bei denen sie einmal eingebaut und nicht mehr verstellt werden müssen.

Stabilisierte Objektive: Maximaler Schutz vor Stößen und Vibrationen

Die Stabilisierung baut auf den robusten Objektiven für die Industrie auf und bietet zusätzliche Schutzfunktionen, um das Objektiv vor Stößen und Vibrationen zu schützen. Alle einzelnen Glaselemente im Inneren der Baugruppe sind verklebt, um die Stabilität der optischen Ausrichtung zu gewährleisten. Stöße und Vibrationen können die Linsenelemente in einem herkömmlichen Objektiv dezentrieren, wodurch sich das Bild auf andere Pixel verschiebt (Abbildung 3). Durch das Verkleben aller Elemente wird diese Pixelverschiebung verhindert und die Abbildungsleistung in rauen Umgebungen erhalten.

STANDARDOBJEKTIV DER C-SERIE
Zeichnung robuste Objektive
ROBUSTES OBJEKTIV DER Cr-SERIE
Zeichnung robuste Objektive
Abbildung 3: Vergleich des Pixelshifts, der bei einem herkömmlichen Objektiv aufgrund von Erschütterungen und Vibrationen auftritt (links), mit der verbesserten Ausrichtungsstabilität eines stabilisierten Objektivs (rechts).

Versiegelung zum Schutz vor Umwelteinflüssen: Wasserdichte Baugruppen

Die Versiegelung schützt die Objektive vor dem Eindringen von Wasser oder festen Partikeln in das Gehäuse. Für die Abdichtung mit Gummiringen werden die robusten Objektive für die Industrie verwendet, da die beweglichen Teile herkömmlicher Objektive die Abdichtung beeinträchtigen würden. Die versiegelten Objektive von Edmund Optics® sind wasserdicht und entsprechen den Schutzgraden IPX7 und IPX9K der International Electrotechnical Commission (IEC). Die Kombination dieser Objektive mit wasserdichten Kameras und Beleuchtungen (falls erforderlich) erzeugt ein komplett geschütztes Bildverarbeitungssystem.

Automatisierte Maschinen, die im Freien eingesetzt werden, sind oft Spritzwasser ausgesetzt. Die versiegelten Objektivversionen schützen die Bildverarbeitungssysteme vor Verunreinigungen.
Abbildung 4: Automatisierte Maschinen, die im Freien eingesetzt werden, sind oft Spritzwasser ausgesetzt. Die versiegelten Objektivversionen schützen die Bildverarbeitungssysteme vor Verunreinigungen.

Athermalisierung: Unabhängig von der Temperatur einen kühlen Kopf bewahren

Die thermisch bedingte Ausdehnung und Kontraktion von Glaslinsenelementen und ihrem Metallgehäuse führt zu einer Verschiebung des Fokuspunkts in Bildverarbeitungsobjektiven. Dieses Problem tritt besonders in der Luft- und Raumfahrt oder bei anderen Bildverarbeitungssystemen, die starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, auf. Es gibt zwei Hauptmethoden für die Athermalisierung von Objektiven: die aktive Athermalisierung und die passive Athermalisierung. Bei der aktiven Athermalisierung wird die Position der Linsenelemente im Gehäuse mithilfe einer Rückkopplungsschleife und eines Motors physisch angepasst, um die thermische Fokusverschiebung zu korrigieren. Bei der passiven Athermalisierung hingegen wird durch eine geschickte mechanische Konstruktion und Materialauswahl dafür gesorgt, dass die Leistung des Objektivs bei Temperaturschwankungen innerhalb des vorgegebenen Bereichs bleibt, ohne dass die Elemente aktiv angepasst werden müssen. Beim Design von passiv athermalisierten Objektiven werden verschiedene Schritte unternommen, um die Auswirkungen thermischer Veränderungen zu minimieren. Die athermischen Objektive von Edmund Optics sind passiv athermalisiert für Temperaturen von -10°C bis 50°C, ohne den Einsatz von seltenen oder teuren Glastypen (Abbildung 5). Die Stabilität wird über einen weiten Temperaturbereich aufrechterhalten, ohne dass die Kosten oder die Komplexität des Systems unnötig erhöht werden.

Automatisierte Maschinen, die im Freien eingesetzt werden, sind oft Spritzwasser ausgesetzt. Die versiegelten Objektivversionen schützen die Bildverarbeitungssysteme vor Verunreinigungen.
Abbildung 5: Die obere Animation zeigt die Fokusverschiebung, die bei einem herkömmlichen Objektiv aufgrund von Temperaturschwankungen auftritt, während die untere Animation ein passiv athermalisiertes Objektiv zeigt, das bei den Temperaturschwankungen innerhalb seiner Auflösungsspezifikation bleibt.

Passende Produkte von Edmund Optics®

Edmund Optics entwickelt und fertigt alle oben beschriebenen Arten von robusten Objektiven, die eine Vielzahl von autonomen Systemen und anderen Bildverarbeitungsanwendungen in rauen Umgebungen ermöglichen. Interne Umwelttests für Stöße und Vibrationen, Wassereinwirkung und Temperaturschwankungen ermöglichen die Nachbildung von realen Anwendungsfällen. Bitte kontaktieren Sie uns, wenn Sie sich über kundenspezifische robuste Objektive für Ihre spezielle Anwendung informieren möchten.

TECHSPEC

Objektive mit Festbrennweite der Ci-Serie

  • C-Mount-Objektive für bis zu 2/3“ Sensoren
  • Für Sensoren mit bis zu 7,5 Megapixeln und 2,8 µm Pixelgröße
  • Schlankere Version unserer Objektive der C-Serie mit fester Blende
  • 3,5 bis 50 mm Brennweite
TECHSPEC

Objektive mit Festbrennweite der HRi-Serie

  • C-Mount-Objektive für 2/3“ Sensoren
  • Für Sensoren mit bis zu 9 Megapixeln und 1,85 µm Pixelgröße
  • Schlankere Version unserer Objektive der HR-Serie mit fester Blende
  • 8,5 bis 12 mm Brennweite
TECHSPEC

Objektive mit Festbrennweite der HPi-Serie

  • C-Mount-Objektive für 1,1“ Sensoren
  • Für Sensoren mit bis zu 20 Megapixeln und 1,85 µm Pixelgröße
  • Schlankere Version unserer Objektive der HP-Serie mit fester Blende
  • 16 bis 50 mm Brennweite
TECHSPEC

Objektive mit Festbrennweite der Cr-Serie

  • C-Mount-Objektive für bis zu 2/3“ Sensoren
  • Für Sensoren mit bis zu 7,5 Megapixeln und 2,8 µm Pixelgröße
  • Robuste Version (50 g Stöße) unserer Objektive der C-Serie
  • 3,5 bis 50 mm Brennweite
TECHSPEC

Objektive mit Festbrennweite der HRr-Serie

  • C-Mount-Objektive für 2/3“ Sensoren
  • Für Sensoren mit bis zu 9 Megapixeln und 1,85 µm Pixelgröße
  • Robuste Version (Stöße bis 50 g) unserer Objektive der HR-Serie mit eingeklebten Optiken
  • 8,5 bis 12 mm Brennweite
TECHSPEC

Objektive mit Festbrennweite der HPr-Serie

  • C-Mount-Objektive für 1,1“ Sensoren
  • Für Sensoren mit bis zu 20 Megapixeln und 1,85 µm Pixelgröße
  • Robuste Version (Stöße bis 50 g) unserer Objektive der HP-Serie mit eingeklebten Optiken
  • 16 bis 50 mm Brennweite
TECHSPEC

Robuste M12-Objektive der blauen Serie

  • S-Mount-Objektive für bis zu ½“ Sensoren
  • Für Sensoren mit bis zu 5 Megapixeln und 1,4 µm Pixelgröße
  • Robuste Version (bis 50 g Stöße) unserer Objektive der blauen Serie mit eingeklebten Optiken
  • 2 bis 25 mm Brennweite
TECHSPEC

Objektive mit Festbrennweite der Cw-Serie

  • C-Mount-Objektive für bis zu 2/3“ Sensoren
  • Wasserdichte Versionen der Objektive mit Festbrennweite der C-Serie
  • Erfüllen den IEC-Eindringschutzgrad IPX7 & IPX9K
  • Kein weiterer Objektivschutz notwendig
TECHSPEC

M12-Objektive der HEO-Serie

  • S-Mount-Objektive für bis zu ½“ Sensoren
  • Für Sensoren mit bis zu 1,2 Megapixel und 5 µm Pixelgröße
  • Wasserdichtes Objektiv für raue Umgebungen (HEO® = Harsh Environment Optics)
  • 2,2 bis 8 mm Brennweite

Advanced Illumination UltraSeal wasserdichte Linienlichter

  • Schutzart IP69K für extrem nasse Umgebungen
  • Geschütztes Gehäuse zum Schutz vor Korrosion und Überhitzung
  • Beleuchtung mit hoher Intensität bis 70.200 Lux
  • Wasserdichte Punktstrahler sind ebenfalls verfügbar

LUCID Atlas™ 5GigE-Kameras mit IP67

  • Schutzart IP67 für Schutz gegen Wasser, Staub und Schmutz
  • 5Gbase-T-Ethernet-Schnittstelle (5GigE)
  • Power over Ethernet (PoE) möglich, vereinfachte Integration
TECHSPEC

Athermische Bildverarbeitungsobjektive

Häufig gestellte Fragen

Häufig gestellte Fragen  Wo finde ich weitere Informationen zu den verschiedenen Arten von Robustheit?

Weitere Informationen erhalten Sie auf unserer Homepage über robuste Objektive oder über einen der unten aufgeführten Links.

Häufig gestellte Fragen  Meine Anwendung erfordert andere Spezifikationen als die der Standardobjektive. Gibt es kundenspezifische Versionen?

Ja, Edmund Optics® verfügt über erfahrene Optik- und Mechanikingenieure sowie Fertigungseinrichtungen nach dem neusten Stand der Technik zur Produktion von Prototypen und Serien. Wir liefern das Objektiv, das Sie für Ihre Anwendung brauchen. Weitere Informationen erhalten Sie bei unserem technischen Vertrieb.

Häufig gestellte Fragen  Ich verwende derzeit ein anderes Bildverarbeitungsobjektiv von Edmund Optics®. Kann ich dieses Objektiv in einer robusten Ausführung erhalten?

Ja, wir können das Objektiv als robuste Ausführung liefern und auch weitere Modifikationen vornehmen, wie beispielsweise Änderungen des Gehäuses oder des Arbeitsabstands, Integration von Filtern oder Flüssiglinsen, Austausch der Blende und viele mehr. Weitere Informationen erhalten Sie bei unserem technischen Vertrieb.

Häufig gestellte Fragen  Sind für die robusten Objektive Zemax-Daten erhältlich?

Ja, bitte senden Sie uns eine entsprechende Anfrage. Unser technischer Vertrieb wird mit Ihnen Kontakt aufnehmen.

Technische Informationen

Anwendungshinweise

Technische Informationen und Anwendungsbeispiele, darunter theoretische Grundlagen, Gleichungen, grafische Darstellungen und vieles mehr.

Anwendungshinweis: Robuste Bildverarbeitungsobjektive
Lesen  

Videos

Die informativen Unternehmens- oder Schulungsvideos enthalten sowohl einfache Tipps als auch Demonstrationen von Anwendungen zur Verdeutlichung der Produktvorteile.

Robuste Bildverarbeitungsobjektive 
Video anschauen  

Webinare

Hier finden Sie aufgezeichnete Webinare von Experten bei Edmund Optics® über einen großen Bereich an Themen aus Optik und Bildverarbeitung.

Robuste Objektive
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Fachliteratur

Detaillierte technische Informationen zum Herunterladen.

Ingress Protection Ruggedization Whitepaper
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Testing Waterproof Imaging Lenses Whitepaper
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Ruggedized Lens Metrology Whitepaper
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