Verständnisfragen: Teil 3
Q01Auswählen einer effektiven Beleuchtung
Entscheidend für die Lösung von Bildverarbeitungsproblemen ist die Auswahl der richtigen Beleuchtung. Je nach Art und Position der Beleuchtung stellt sich das Messobjekt auf sehr unterschiedliche Weise dar.
Geben Sie an, welche Beleuchtungsart (a, b oder c) bei den nachstehenden Beispielen für die Bildverarbeitung (1 bis 3) am besten für das betreffende Messobjekt geeignet ist. Wählen Sie aus
A bis C
die richtige Kombination aus Messobjekttyp und Beleuchtungsart aus.
Messobjekttyp
Beleuchtungsart
- 1+(a), 2+(c), 3+(b)
- 1+(c), 2+(b), 3+(a)
- 1+(b), 2+(c), 3+(a)
Richtige Antwort:C.1+(b), 2+(c), 3+(a)
Q02Bestimmen der maximalen Bandgeschwindigkeit
Soll eine Folie, die kontinuierlich verfahren wird, mit einer Bildverarbeitungskamera auf Unregelmäßigkeiten geprüft werden, ist die Bestimmung der maximalen Geschwindigkeit des Messobjekts unabdingbar.
Tests am Messobjekt haben ergeben, dass zur richtigen Erkennung von Unregelmäßigkeiten ein Bildfeld von 100 mm erforderlich ist. Weiter wurde bestimmt, dass die Bildverarbeitungszeit für die Prüfung bei diesem Bildfeld 25 ms beträgt.
Wie hoch ist die maximale Bandgeschwindigkeit, bei der unter diesen Bedingungen sämtliche Unregelmäßigkeiten erkannt werden?
- 60 m/min
- 120 m/min
- 240 m/min
Richtige Antwort:C.240 m/min
Wie die nachstehende Gleichung zeigt, kann die maximale Bandgeschwindigkeit durch Dividieren des Bildfelds durch die Verarbeitungszeit berechnet werden.
Maximale Bandgeschwindigkeit = Bildfeld ÷ Bildverarbeitungszeit
Aus unseren Beispielwerten:
- Bildfeld = Quadrat mit 100 mm Seitenlänge
- Bildverarbeitungszeit = 25 ms = 0,025 Sekunden
Ergibt sich:Maximale Bandgeschwindigkeit = 100 mm ÷ 0,025 Sekunden
= 400 mm/s
= 240 m/min
Da die Bildverarbeitungszeit in Abhängigkeit vom verwendeten Bildempfänger und von den Einstellungen stark schwanken kann, kann die vorstehende Gleichung so umgestellt werden, dass sich aus einer vorgegebenen maximalen Bandgeschwindigkeit und einem bestimmten Bildfeld die erforderliche Bildverarbeitungszeit berechnen lässt. So können auf effektive Weise die benötigten Parameter vorab ermittelt werden.
Q03Tiefenschärfe des Objektivs
Die Tiefenschärfe ist ein Maß für den Z-Achsen-Bereich, in dem das Objektbild scharf eingestellt bleibt.
Beträgt beispielsweise bei Verwendung eines bestimmten Objektivs unter einer bestimmten Bedingung der Messabstand, in dem das Objekt scharf abgebildet wird, 100 bis 105 mm, beträgt die Tiefenschärfe 5 mm. Je größer die Tiefenschärfe ist, um so unwahrscheinlicher ist es, dass das Bild unscharf wird.
Welche der nachstehenden Optionen A bis D ist korrekt, wenn die Tiefenschärfe möglichst groß eingestellt werden soll?
- “Objektiv mit langer Brennweite (Teleobjektiv)” + “Blende möglichst weit geschlossen”
- “Objektiv mit langer Brennweite (Teleobjektiv)” + “Blende möglichst weit geöffnet”
- “Objektiv mit kurzer Brennweite (Weitwinkelobjektiv)” + “Blende möglichst weit geschlossen”
- “Objektiv mit kurzer Brennweite (Weitwinkelobjektiv)” + “Blende möglichst weit geöffnet”
Richtige Antwort:C.“Objektiv mit kurzer Brennweite (Weitwinkelobjektiv)” + “Blende möglichst weit geschlossen”
Die Nutzung eines Weitwinkelobjektivs mit kürzerer Brennweite vereinfacht die Fokussierung des Bildes auf dem CCD.
Außerdem lässt sich die Fokussierung durch eine kleinere Blende verbessern. Aufgrund des flachen Winkels der auf dem CCD auftreffenden Lichtstrahlen hat ein Weitwinkelobjektiv einen längeren Bilderstellungsbereich. Eine geringere Objektivöffnung (kleinere Blende) lässt weniger Licht in die Objektivumgebung einfallen, wodurch ein schärferes Bild auf dem CCD entsteht.
Q04Bandgeschwindigkeit und Verschlusszeit
Grundsätzlich wird bei der Bilderfassung der Schärfeverlust eines sich schnell bewegenden Objekts durch eine kurze Verschlusszeit verhindert.
In diesem Beispiel hat der Bildempfänger ein Bildfeld von 100 mm und die CCD-Größe beträgt 500 x 500 Pixel*. Das Objekt passiert den Bildempfänger mit einer Geschwindigkeit von 1.000 mm/s.
Welche der nachstehenden Verschlusszeiten sind am besten geeignet, um unter optimalen Beleuchtungsbedingungen die Scharfstellung des Bildes (im Beispiel oben) sicherzustellen?
- 1/500 Sekunde
- 1/1000 Sekunde
- 1/10000 Sekunde
- 1/50000 Sekunde
Richtige Antwort:C.1/10000 Sekunde
Um ein scharfes Bild zu erzielen müssen Sie die folgenden Einstellungen genau kennen und verstehen. Sie treffen sowohl auf den manuellen Betrieb einer Spiegelreflexkamera als auch auf die industrielle Bildverarbeitung zu.
Am besten wird die Scharfstellung eines Bildes durch eine kurze Verschlusszeit gewährleistet. Ist sie aber zu kurz, kann das Bild aufgrund der zu geringen Belichtung zu dunkel werden. Um ein optimales Bild ohne Schärfeverlust zu erfassen, stellen Sie die Verschlusszeit auf die Zeit ein, die das Messobjekt zum Verfahren um eine halbe Pixelbreite benötigt. So wird die Belichtung in der Hälfte der Zeit abgeschlossen, die zum Verfahren um eine Strecke von einem Pixel erforderlich ist.
- Bestimmen Sie zunächst die Größe eines halben Pixels. Bildfeld: 100 mm (CCD-Größe: 500 x 500 Pixel)
100 mm ÷ 500 Pixel ÷ 2 = 0,1 mm - Bestimmen Sie dann die Zeit, die zum Verfahren um 0,1 mm benötigt wird.
0,1 mm ÷ 1.000 mm/s = 0,0001 s = 1/10.000 s
Die Antwort lautet daher C. 1/10000 Sekunde
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