{"id":7723,"date":"2026-10-27T08:44:00","date_gmt":"2026-10-27T00:44:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.unitecho.net\/?p=7723"},"modified":"2026-11-06T10:15:57","modified_gmt":"2026-11-06T02:15:57","slug":"camera-resolution-pixel-size-and-the-smallest-defect-you-can-see","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.unitecho.net\/de\/knowledge-news\/camera-resolution-pixel-size-and-the-smallest-defect-you-can-see\/","title":{"rendered":"Kameraaufl\u00f6sung, Pixelgr\u00f6\u00dfe und der kleinste sichtbare Fehler"},"content":{"rendered":"

Bei Gespr\u00e4chen \u00fcber die technischen Daten von Inspektionskameras l\u00e4uft es meist auf eine einzige Zahl hinaus: Megapixel. Diese l\u00e4sst sich gut in Angeboten vergleichen und passt auf ein Datenblatt. Dennoch melden die Produktionslinien aus entgegengesetzten Richtungen dieselbe Beschwerde. Eine hochaufl\u00f6sende Kamera l\u00e4sst immer noch Kratzer durch, die ein System mit geringerer Aufl\u00f6sung auf einer benachbarten Fertigungslinie erkennt, w\u00e4hrend ein bescheidener Sensor mit kleinem Sichtfeld Ger\u00e4te \u00fcbertrifft, die ein Vielfaches kosten.<\/p>\n\n\n\n

Der kleinste Fehler, den eine Kamera erkennen kann, wird nicht allein durch ihre Aufl\u00f6sung bestimmt. Er h\u00e4ngt vielmehr von der r\u00e4umlichen Gr\u00f6\u00dfe eines Pixels auf dem Bauteil ab, die dem Sichtfeld geteilt durch die Anzahl der Pixel entlang dieser Achse entspricht. Nach der Abtasttheorie muss ein Fehler mindestens zwei Pixel umfassen, um \u00fcberhaupt aufgel\u00f6st zu werden, drei bis f\u00fcnf, um zuverl\u00e4ssig erkannt zu werden, und zehn oder mehr, wenn es um Ma\u00dferfassung geht. Die Pixelgr\u00f6\u00dfe entscheidet dann dar\u00fcber, wie viel Licht jede Abtaststelle einf\u00e4ngt und ob diese theoretische Grenze unter realen optischen, beleuchtungstechnischen und Bewegungsbedingungen Bestand hat.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

In den folgenden Abschnitten werden diese beiden Werte in eine Skala von Millimetern pro Pixel umgerechnet; anschlie\u00dfend wird untersucht, inwieweit Abtastung, Beugung, Kontrast und Geschwindigkeit das Ergebnis einschr\u00e4nken.<\/p>\n\n\n\n

\"schwarzes<\/figure>\n\n\n\n

Inwiefern Aufl\u00f6sung und Pixelgr\u00f6\u00dfe unterschiedliche Dinge beschreiben<\/h2>\n\n\n\n

Die Aufl\u00f6sung gibt die Anzahl der Messpunkte an; die Pixelgr\u00f6\u00dfe misst den Abstand zwischen ihnen. Bei einer h\u00f6heren Pixelanzahl werden die Messpunkte auf derselben Fl\u00e4che feiner verteilt, w\u00e4hrend gr\u00f6\u00dfere Pixel bei jedem Messpunkt mehr Licht einfangen. Keiner dieser Werte gibt Aufschluss dar\u00fcber, was die Kamera erkennen kann, solange nicht beide in Bezug auf das Sichtfeld und den Fehler betrachtet werden.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Beide Spezifikationen stehen in jedem Datenblatt nebeneinander, was den Eindruck erweckt, dass es sich um Varianten desselben Themas handelt. Die eine beziffert die Anzahl der Messpunkte, die andere legt die Breite des Abtastintervalls fest. Da die Anforderungen von einer Anwesenheitspr\u00fcfung bis hin zum vollst\u00e4ndigen Satz von Funktionen zur Erkennung bei der Sichtpr\u00fcfung<\/a> Bei einem gemischten Sortiment gibt es keine Kombination, die f\u00fcr jede Aufgabe gleicherma\u00dfen geeignet ist.<\/p>\n\n\n\n

Die Aufl\u00f6sung ist die Pixelanzahl<\/h3>\n\n\n\n

Die Aufl\u00f6sung ist die Anzahl der Pixel auf dem Sensor, angegeben als rechteckiges Raster. Ein Sensor mit einer Aufl\u00f6sung von 2.448 \u00d7 2.048 verf\u00fcgt \u00fcber etwas mehr als f\u00fcnf Millionen Bildpunkte und wird als 5-Megapixel-Sensor vermarktet. Diese Gesamtzahl eignet sich gut zum Vergleich, ist f\u00fcr technische Anwendungen jedoch nahezu nutzlos, da ein horizontal verlaufender Defekt durch die 2.448 Pixel auf dieser Achse begrenzt ist. F\u00fcnf Megapixel \u00fcber ein 40-mm-Sichtfeld ergeben 0,016 mm pro Pixel; \u00fcber 600 mm ergeben sie 0,245 mm pro Pixel \u2013 das ist f\u00fcnfzehnmal gr\u00f6ber, ohne dass eine \u00c4nderung der Hardware erforderlich ist.<\/p>\n\n\n\n

Die Pixelgr\u00f6\u00dfe entspricht dem Abtastintervall<\/h3>\n\n\n\n

Die Pixelgr\u00f6\u00dfe ist die physikalische Breite eines einzelnen Bildelements in Mikrometern. Multipliziert man diese mit der Pixelanzahl, erh\u00e4lt man die Sensorabmessungen: Ein Array mit 1.024 \u00d7 1.024 Pixeln und einer Pixelgr\u00f6\u00dfe von 5,5 Mikrometern nimmt eine Fl\u00e4che von 5,6 mm\u00b2 ein, w\u00e4hrend dasselbe Array mit einer Pixelgr\u00f6\u00dfe von 3,45 Mikrometern eine Fl\u00e4che von 3,5 mm\u00b2 einnimmt. Ein Bildpunkt wandelt Photonen proportional zu seiner Fl\u00e4che um, sodass das gr\u00f6\u00dfere Pixel etwa zweieinhalbmal so viel Licht einf\u00e4ngt. Gr\u00f6\u00dfere Pixel sorgen f\u00fcr ein st\u00e4rkeres Signal; kleinere Pixel f\u00fcr eine h\u00f6here Abtastdichte.<\/p>\n\n\n\n

Eigenschaft<\/td>Kameraaufl\u00f6sung<\/td>Pixelgr\u00f6\u00dfe<\/td><\/tr>
Einheit<\/td>Pixel<\/td>Mikrometer<\/td><\/tr>
Beschreibt<\/td>Wie viele Proben werden entnommen?<\/td>der Abstand zwischen den Abtastungen<\/td><\/tr>
Erh\u00f6hen<\/td>feinere Abtastung innerhalb eines festgelegten Sensorbereichs<\/td>mehr Licht pro Probe, gr\u00f6bere Abtastung<\/td><\/tr>
Auswirkung auf den kleinsten sichtbaren Fehler<\/td>verringert die Anzahl der Millimeter pro Pixel<\/td>legt das Lichtbudget f\u00fcr jedes Sample fest<\/td><\/tr>
Hauptkosten<\/td>Bandbreite, Bildwiederholrate, Objektivqualit\u00e4t<\/td>Empfindlichkeit, Dynamikbereich, Sensorfl\u00e4che<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Berechnung des kleinsten Fehlers, den Ihre Kamera erkennen kann<\/h2>\n\n\n\n

Teilen Sie das Sichtfeld durch die Pixelanzahl entlang dieser Achse, um Millimeter pro Pixel zu erhalten, und teilen Sie dann den kleinsten Defekt durch diesen Wert, um zu ermitteln, wie viele Pixel er einnimmt. Ein Defekt, der schmaler als zwei Pixel ist, kann grunds\u00e4tzlich nicht erkannt werden, und drei bis f\u00fcnf Pixel stellen die praktische Schwelle f\u00fcr eine zuverl\u00e4ssige Erkennung dar.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Sch\u00e4tzung dauert zwei Minuten und schlie\u00dft die meisten ungeeigneten Kameras aus, bevor ein Angebot erstellt wird. Es werden lediglich das Sichtfeld, die Defektgr\u00f6\u00dfe und die Pixelanzahl entlang einer Achse ben\u00f6tigt.<\/p>\n\n\n\n

Die Formel f\u00fcr Millimeter pro Pixel<\/h3>\n\n\n\n

Die Berechnung ist so einfach, dass sie bereits w\u00e4hrend der Pr\u00fcfung eines Angebots durchgef\u00fchrt werden k\u00f6nnte \u2013 weshalb sie oft \u00fcbersprungen wird. Millimeter pro Pixel entsprechen dem Sichtfeld auf einer Achse geteilt durch die Pixelanzahl auf derselben Achse. Wenn 300 mm \u00fcber 4.096 Pixel abgebildet werden m\u00fcssen, entspricht jedes Pixel 0,073 mm, und ein 0,3-mm-Fehler nimmt etwa vier Pixel ein.<\/p>\n\n\n\n

Bei der Spezifikationsberechnung wird die Rechnung umgekehrt durchgef\u00fchrt. Die erforderliche Pixelanzahl ergibt sich aus dem Sichtfeld geteilt durch die Defektgr\u00f6\u00dfe, multipliziert mit der gew\u00fcnschten Pixelanzahl \u00fcber die Breite des Defekts. Bei einem 0,3-mm-Defekt in einem 300-mm-Sichtfeld, f\u00fcr den vier Pixel angestrebt werden, betr\u00e4gt die Pixelanzahl auf dieser Achse 4.000. Ein Sensor mit 4.096 Pixeln erf\u00fcllt die Anforderung; ein Sensor mit 2.448 Pixeln tut dies nicht, unabh\u00e4ngig von seiner Megapixelzahl.<\/p>\n\n\n\n

Wie viele Pixel sollten einen Defekt abdecken?<\/h3>\n\n\n\n

Es gibt keine allgemeing\u00fcltige Konstante, da die Antwort davon abh\u00e4ngt, wie stark das Erscheinungsbild des Defekts variiert. Ein fehlendes Bauteil ver\u00e4ndert einen gro\u00dfen Bereich schlagartig; ein hauchd\u00fcnner Kratzer auf einer geb\u00fcrsteten Oberfl\u00e4che kann den Grauwert um einige Prozent verschieben. Diese Zahlen dienen eher als technische Anhaltspunkte denn als Normen und sollten jeweils anhand realer Proben \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n\n\n\n

Pr\u00fcfaufgabe<\/td>Pixel \u00fcber das gesamte Merkmal hinweg<\/td>Begr\u00fcndung<\/td><\/tr>
Anwesenheit oder Abwesenheit<\/td>2 bis 3<\/td>Eine stabile Fl\u00e4chen\u00e4nderung reicht aus<\/td><\/tr>
Erkennung von Oberfl\u00e4chenfehlern<\/td>3 bis 5<\/td>Der Kontrast h\u00e4ngt von der Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit, dem Betrachtungswinkel und der Beleuchtung ab.<\/td><\/tr>
Ma\u00dfpr\u00fcfung<\/td>10 oder mehr<\/td>Toleranz und Kantenwiederholgenauigkeit spielen eine entscheidende Rolle<\/td><\/tr>
OCR und Codelesung<\/td>5 oder mehr pro Schlag<\/td>Druckqualit\u00e4t und Verzerrung schm\u00e4lern die Gewinnspanne<\/td><\/tr>
Roboterf\u00fchrung<\/td>5 oder mehr auf der Referenzmarke<\/td>Die Wiederholgenauigkeit der Position ist wichtiger als die Gr\u00f6\u00dfe<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Der Spielraum gleicht Schwankungen aus; er verbessert jedoch nicht die Bildqualit\u00e4t. Ein Merkmal, das genau ein Pixel einnimmt, flackert zwischen hell und dunkel, wenn sich das Teil verschiebt, und kein Klassifikator kann ein derart instabiles Signal stabilisieren.<\/p>\n\n\n\n

Ein Beispiel mit drei verschiedenen Sichtfeldgr\u00f6\u00dfen<\/h3>\n\n\n\n

Man nehme einen 12-Megapixel-Sensor mit einer Pixelanzahl von 4.096 und richte ihn auf drei Sichtfelder aus. Die Kamera bleibt unver\u00e4ndert; was sich \u00e4ndert, ist ihre Leistungsf\u00e4higkeit.<\/p>\n\n\n\n

Sichtfeld<\/td>Millimeter pro Pixel<\/td>Zwei-Pixel-Boden<\/td>Praktische Grenze bei f\u00fcnf Pixeln<\/td><\/tr>
60 mm<\/td>0.0146<\/td>0,029 mm<\/td>0,073 mm<\/td><\/tr>
300 mm<\/td>0.073<\/td>0,146 mm<\/td>0,366 mm<\/td><\/tr>
600 mm<\/td>0.146<\/td>0,293 mm<\/td>0,732 mm<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Eine Verdopplung des Erfassungsbereichs halbiert die tats\u00e4chliche Aufl\u00f6sung, sodass bei doppelter Fl\u00e4che mit demselben Sensor die Gr\u00f6\u00dfe des noch erkennbaren Defekts sich verdoppelt. Wenn sowohl ein gro\u00dfer Erfassungsbereich als auch ein feiner Defekt erforderlich sind, sind die L\u00f6sungen entweder mehr Kameras, ein schmalerer Erfassungsbereich pro Station oder eine Zeilenabtastung.<\/p>\n\n\n\n

\"Inwiefern<\/figure>\n\n\n\n

Warum die Nyquist-Grenze eine physikalische Untergrenze festlegt<\/h2>\n\n\n\n

Die Abtasttheorie verlangt mindestens zwei Abtastwerte pro Zyklus, um ein Muster zu rekonstruieren. In der Bildverarbeitung bedeutet dies, dass ein Defekt durch mindestens ein Pixel von seiner Umgebung getrennt sein muss. Merkmale, die schmaler als etwa zwei Pixel sind, bleiben unsichtbar, unabh\u00e4ngig davon, wie die Software eingestellt ist.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Diese Untergrenze ist eher geometrischer als elektronischer Natur, sodass sie f\u00fcr jede Kombination aus Sensor, Objektiv und Algorithmus gleicherma\u00dfen gilt.<\/p>\n\n\n\n

Abtastung, Aliasing und die Zwei-Pixel-Regel<\/h3>\n\n\n\n

Stellen Sie sich zwei helle Merkmale vor, die nur einen kurzen Abstand voneinander haben. Wenn der Abstand so gro\u00df ist, dass ein Pixel vollst\u00e4ndig darin Platz findet und kein Signal aufzeichnet, erscheinen die Merkmale getrennt. Ist der Abstand schmaler als ein Pixel, tritt dieser dunkle Messwert nie auf, die Merkmale verschmelzen und die Information verschwindet, bevor ein Algorithmus sie erkennen kann. Dies ist die praktische Form des Nyquist-Shannon-Abtasttheorem<\/a> Dies gilt auch f\u00fcr die Bildgebung, und deshalb erweitern kleine Pixel die Leistungsf\u00e4higkeit, w\u00e4hrend dies bei der Interpolation nicht der Fall ist.<\/p>\n\n\n\n

Im Grenzbereich verschwinden die Details nicht sanft. Sie zeigen sich stattdessen als falsches Muster, als Moir\u00e9-Streifen oder als Kante, die mit der Bewegung des Bauteils wandert. Pr\u00fcfer interpretieren diese Artefakte manchmal als echte Fehler, wodurch ein System mit zu geringer Abtastrate schlimmer ist als eines mit offensichtlich zu geringer Aufl\u00f6sung.<\/p>\n\n\n\n

Wenn das Objektiv zum Engpass wird<\/h3>\n\n\n\n

Der Sensor kann nur die Details erfassen, die die Optik liefert. Eine Blende beugt das Licht in einen Fleck statt in einen Punkt, und der Durchmesser dieses Flecks, die Airy-Scheibe, h\u00e4ngt von der Wellenl\u00e4nge und der Blendenzahl ab. Bei 550 nm und f\/4 betr\u00e4gt er etwa 5,4 Mikrometer. Setzt man ein 2,4-Mikrometer-Pixel hinter dieses Objektiv, erfasst jedes Pixel eine Unsch\u00e4rfe, die breiter ist als es selbst; die zus\u00e4tzlichen Pixel erfassen die Unsch\u00e4rfe pr\u00e4ziser, ohne jedoch mehr Details preiszugeben. Das Prinzip von optische Aufl\u00f6sung<\/a> dabei gibt es keine Ausnahme: Das schw\u00e4chste Glied bestimmt die Grenze.<\/p>\n\n\n\n

Was ist eine gute Pixelgr\u00f6\u00dfe f\u00fcr eine Kamera?<\/h2>\n\n\n\n

Es gibt keine allgemein g\u00fcltige, richtige Pixelgr\u00f6\u00dfe, sondern nur eine, die dem verf\u00fcgbaren Licht und den erforderlichen Detailanforderungen entspricht. F\u00fcr allgemeine industrielle Inspektionen unter kontrollierten Lichtverh\u00e4ltnissen ist ein Bereich von 3,45 bis 5,5 Mikrometer ausgewogen; 2,4 Mikrometer eignen sich f\u00fcr Arbeiten mit hoher Vergr\u00f6\u00dferung auf kleinen Bildfeldern bei heller, gleichm\u00e4\u00dfiger Beleuchtung; 6 Mikrometer und mehr eignen sich f\u00fcr Arbeiten bei schwachem Licht oder mit hoher Bildrate, bei denen die Signalqualit\u00e4t Vorrang vor feinen Details hat.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Auswahl wird enger, sobald drei Variablen feststehen: die verf\u00fcgbare Beleuchtung, der erwartete Defektkontrast und die Liniengeschwindigkeit.<\/p>\n\n\n\n

Pixelgr\u00f6\u00dfe<\/td>Typische Aufgabe<\/td>St\u00e4rken<\/td>Einschr\u00e4nkungen<\/td><\/tr>
Etwa 2,4 Mikrometer<\/td>hohe Vergr\u00f6\u00dferung, kleines Sichtfeld<\/td>feinste Millimeter pro Pixel<\/td>geringere Full-Well-Kapazit\u00e4t, anspruchsvolle Beleuchtung<\/td><\/tr>
Etwa 3,45 Mikrometer<\/td>Standardpr\u00fcfung<\/td>ausgewogenes Detail und Signal<\/td>Das Objektiv muss zur Abtastfrequenz passen.<\/td><\/tr>
Etwa 4,8 Mikrometer<\/td>Allzweck, m\u00e4\u00dfige Geschwindigkeit<\/td>gutes Signal-Rausch-Verh\u00e4ltnis, unempfindlich gegen\u00fcber Lichtverh\u00e4ltnissen<\/td>gr\u00f6\u00dferer Sensor bei gleicher Pixelanzahl<\/td><\/tr>
5,5 bis 6,5 Mikrometer<\/td>schwache Beleuchtung, hohe Geschwindigkeit, grobes Sichtfeld<\/td>hohe Empfindlichkeit, gro\u00dfer Dynamikbereich<\/td>gr\u00f6bere Abtastung, sperrigere Optik<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Was ist die kleinste Pixelgr\u00f6\u00dfe?<\/h3>\n\n\n\n

Sensoren f\u00fcr den Endverbraucher erreichen mittlerweile eine Aufl\u00f6sung von unter einem Mikrometer; sie eignen sich zwar hervorragend f\u00fcr die Fotografie, sind jedoch als Modelle f\u00fcr die Inspektion ungeeignet. In der Industrie liegt die Grenze bei etwa 2,2 bis 2,4 Mikrometern, was auf drei Einschr\u00e4nkungen zur\u00fcckzuf\u00fchren ist. Die Vollwellkapazit\u00e4t skaliert mit der Pixelfl\u00e4che, sodass eine Halbierung der Pixelbreite die Kapazit\u00e4t auf ein Viertel reduziert und den Dynamikbereich einschr\u00e4nkt. Mikrolinsen \u00fcber winzigen Fotodioden nehmen Licht nur bei nahezu normalem Einfallswinkel effizient auf, sodass abseits der Achse liegende Strahlen als \u00dcbersprechen in benachbarte Pixel gelangen und die Modulations\u00fcbertragungsfunktion verschlechtern. Die Beugung verhindert schlie\u00dflich weitere Verbesserungen, sobald die Airy-Scheibe einige Pixelbreiten \u00fcberschreitet.<\/p>\n\n\n\n

Die Kosten zeigen sich eher als Rauschen denn als Versagen der Spezifikation. Ein kleinerer Bildpunkt sammelt bei gleicher Belichtungszeit weniger Photonen, wodurch das Signal-Rausch-Verh\u00e4ltnis sinkt; zum Ausgleich muss entweder die Belichtungszeit verl\u00e4ngert oder die Lichtst\u00e4rke erh\u00f6ht werden. Bei einer schnellen Leitung steht keine dieser Optionen zur Verf\u00fcgung. An dieser Stelle wird aus einer Entscheidung \u00fcber die Aufl\u00f6sung eine Entscheidung \u00fcber den Durchsatz, und hier werden die gemessenen Eigenschaften im Rahmen eines Konzepts wie dem EMVA-1288-Standard<\/a> sind wichtiger als die Pixelanzahl in der \u00dcberschrift.<\/p>\n\n\n\n

Aufl\u00f6sung, Megapixel und Videostandards<\/h2>\n\n\n\n

Nr. 1080p hat eine Aufl\u00f6sung von 1.920 \u00d7 1.080 Pixeln, was etwa 2,1 Megapixeln entspricht, w\u00e4hrend ein industrieller 12-Megapixel-Sensor typischerweise eine Aufl\u00f6sung von etwa 4.096 \u00d7 3.000 Pixeln aufweist. Das gr\u00f6\u00dfere Ger\u00e4t verf\u00fcgt \u00fcber fast die sechsfache Pixelanzahl und mehr als die doppelte horizontale Aufl\u00f6sung, sodass die beiden Formate f\u00fcr Inspektionszwecke nicht vergleichbar sind.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die beiden Begriffe stammen aus unterschiedlichen Branchen und beantworten unterschiedliche Fragen.<\/p>\n\n\n\n

Entspricht 12 MP einer Aufl\u00f6sung von 1080p?<\/h3>\n\n\n\n

Die Verwirrung entsteht, weil beide Begriffe in der Beschaffung sehr locker verwendet werden \u2013 der eine stammt aus dem Rundfunk, der andere aus dem Sensormarketing. Das Seitenverh\u00e4ltnis ist ebenso wichtig wie die Gesamtpixelzahl: Ein 12-Megapixel-Sensor im Format 16:9 hat weniger vertikale Pixel als einer im Format 4:3, und ein vertikal verlaufender Defekt wird durch die k\u00fcrzere Achse begrenzt.<\/p>\n\n\n\n

Format<\/td>Pixelanordnung<\/td>Megapixel<\/td>Horizontale Pixel<\/td><\/tr>
VGA<\/td>640 \u00d7 480<\/td>0.3<\/td>640<\/td><\/tr>
720p<\/td>1.280 \u00d7 720<\/td>0.9<\/td>1,280<\/td><\/tr>
1080p<\/td>1.920 \u00d7 1.080<\/td>2.1<\/td>1,920<\/td><\/tr>
5 Megapixel<\/td>2.448 \u00d7 2.048<\/td>5.0<\/td>2,448<\/td><\/tr>
12 Megapixel<\/td>4.096 mal 3.000<\/td>12.3<\/td>4,096<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Was ist die niedrigste Kameraaufl\u00f6sung?<\/h3>\n\n\n\n

Es gibt keine formale Untergrenze, und VGA-Sensoren mit einer Aufl\u00f6sung von 640 \u00d7 480 werden nach wie vor eingesetzt, wenn es um grobe Aufgaben geht, wie beispielsweise die \u00dcberpr\u00fcfung, ob ein Teil in einer Halterung sitzt. Die Untergrenze wird durch die Mathematik bestimmt, nicht durch Konventionen. Wenn eine Achse mit 640 Pixeln 200 mm abdeckt, entspricht jedes Pixel 0,31 mm, und realistisch gesehen sind nur Fehler ab etwa 1 mm erkennbar. Wo dies ausreicht, ist ein Sensor mit niedriger Aufl\u00f6sung die richtige Wahl \u2013 er ist kosteng\u00fcnstiger und einfacher zu beleuchten. Wo dies nicht der Fall ist, kann keine Software die L\u00fccke schlie\u00dfen.<\/p>\n\n\n\n

\"schwarzes<\/figure>\n\n\n\n

Erkennung und Messung erfordern unterschiedliche Aufl\u00f6sungen<\/h2>\n\n\n\n

Bei der Erkennung geht es darum, festzustellen, ob etwas vorhanden ist; bei der Messung geht es darum, zu ermitteln, wie gro\u00df es innerhalb einer festgelegten Toleranz ist. Die Erkennung kann bereits mit drei bis f\u00fcnf Pixeln \u00fcber ein Merkmal hinweg gelingen, w\u00e4hrend die Messung in der Regel zehn oder mehr Pixel sowie eine Kalibrierung, eine Verzerrungskorrektur und eine wiederholbare Teilpr\u00e4sentation erfordert.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

K\u00e4ufer legen h\u00e4ufig zun\u00e4chst die Messleistung einer Kamera fest und beurteilen diese dann anhand der Erkennungsergebnisse \u2013 oder umgekehrt. Ein System, das eine abgesplitterte Kante zuverl\u00e4ssig erkennt, ist m\u00f6glicherweise nicht in der Lage, die Tiefe der Absplitterung auf zehn Mikrometer genau anzugeben. F\u00fcr eine optische Messmaschine<\/a>, dabei ist die relevante Gr\u00f6\u00dfe die Unsicherheit der gesamten Kette: Objektivverzerrung, Perspektivfehler, Kalibrierungsabweichung, Wiederholgenauigkeit des Objekttischs und Kantensch\u00e4rfe tragen alle dazu bei.<\/p>\n\n\n\n

Die Subpixel-Verarbeitung hat ihre Grenzen<\/h3>\n\n\n\n

Subpixel-Algorithmen sch\u00e4tzen die Position einer klar definierten Kante auf einen Bruchteil eines Pixels genau, manchmal auf ein Zehntel, was f\u00fcr die Vermessung und Ausrichtung n\u00fctzlich ist. Dies ist jedoch kein Ersatz f\u00fcr die Aufl\u00f6sung. Eine Kante, die nie aufgel\u00f6st wurde, kann nicht durch Interpolation zwischen Messwerten wiederhergestellt werden, die keine Informationen dar\u00fcber enthalten. Die Subpixel-Verarbeitung verfeinert die Messung eines sichtbaren Merkmals; sie l\u00e4sst jedoch kein unsichtbares Merkmal erscheinen.<\/p>\n\n\n\n

Was schr\u00e4nkt die kleinste sichtbare Fehlstelle noch ein?<\/h2>\n\n\n\n

Aufl\u00f6sung und Pixelgr\u00f6\u00dfe bestimmen, was der Sensor erfassen kann, nicht, was das System sehen kann. Kontrast, Sch\u00e4rfe, Sch\u00e4rfentiefe und Bewegungsunsch\u00e4rfe setzen jeweils eigene Grenzen, wobei die engste dieser Grenzen das Ergebnis bestimmt.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die folgenden Einschr\u00e4nkungen entscheiden dar\u00fcber, ob die berechnete Aufl\u00f6sung den Kontakt mit der Produktionslinie \u00fcbersteht.<\/p>\n\n\n\n

Kontrast entsteht durch die Beleuchtung, nicht durch die Pixel<\/h3>\n\n\n\n

Eine Kamera kann kein Merkmal erkennen, das keinen Unterschied im auf sie fallenden Licht bewirkt. Ein feiner Kratzer auf poliertem Metall kann bei diffuser Frontalbeleuchtung verschwinden und unter einem flachen Dunkelfeldlicht scharf erscheinen, da der Kratzer das Licht in Richtung der Linse streut, w\u00e4hrend die umgebende Oberfl\u00e4che dies nicht tut. Eine Silhouette vor einem Gegenlicht offenbart Profilfehler, die bei Frontalbeleuchtung niemals sichtbar werden. Die Aufl\u00f6sung liefert Details; die Beleuchtung liefert den Unterschied, der Details aussagekr\u00e4ftig macht.<\/p>\n\n\n\n

Bewegungsunsch\u00e4rfe und Sch\u00e4rfentiefe<\/h3>\n\n\n\n

Bewegt sich ein Bauteil bei ge\u00f6ffnetem Verschluss, entsteht ein Bildverschwimmen. Die Unsch\u00e4rfe in Pixeln entspricht der Geschwindigkeit des Bauteils multipliziert mit der Belichtungszeit, geteilt durch Millimeter pro Pixel. Ab einer Unsch\u00e4rfe von etwa einem Pixel gehen feine Details verloren, und die Messgenauigkeit nimmt bereits fr\u00fcher ab. Kurze Belichtungszeiten beheben zwar die Unsch\u00e4rfe, reduzieren jedoch die Lichtaufnahme, wodurch das Problem wieder auf die Pixelgr\u00f6\u00dfe und die Beleuchtung zur\u00fcckgef\u00fchrt wird. Die Sch\u00e4rfentiefe f\u00fcgt dann eine weitere Einschr\u00e4nkung hinzu, da Teile, die in der H\u00f6he variieren oder locker auf einem F\u00f6rderband liegen, aus dem nutzbaren Fokusbereich herausdriften, und eine feinere Abtastung diesen Bereich weiter einschr\u00e4nkt.<\/p>\n\n\n\n

Mehrwinkel-Erfassung komplexer Bauteile<\/h3>\n\n\n\n

Eine einzelne Kamera erfasst nur eine Seite. Befestigungselemente, Verbindungsst\u00fccke und Formteile weisen an mehreren Oberfl\u00e4chen gleichzeitig M\u00e4ngel auf, und wenn nur die Oberseite gepr\u00fcft wird, bleiben die \u00fcbrigen Fl\u00e4chen ungepr\u00fcft \u2013 unabh\u00e4ngig von der Aufl\u00f6sung. Mehrfachansichten mit mehreren Kameras oder eine indexierte Drehung sind die \u00fcbliche L\u00f6sung, weshalb Sechsseitige Sichtpr\u00fcfvorrichtung<\/a> gilt: Die Aufl\u00f6sung kann die Geometrie nicht ausgleichen.<\/p>\n\n\n\n

So legen Sie die Aufl\u00f6sung f\u00fcr eine reale Inspektionsaufgabe fest<\/h2>\n\n\n\n

Gehen Sie vom Defekt und vom Sichtfeld aus, nicht von der Megapixelzahl. Berechnen Sie die Millimeter pro Pixel, legen Sie einen der Aufgabe angemessenen Sicherheitsabstand fest, stellen Sie sicher, dass das Objektiv diesen Ma\u00dfstab aufl\u00f6sen kann, \u00fcberpr\u00fcfen Sie, ob die Beleuchtung den Defekt sichtbar macht, und entscheiden Sie sich erst dann f\u00fcr die Hardware.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ein Anbieter kann die Gr\u00f6\u00dfe eines Systems schnell bestimmen, wenn alle Eingaben vorliegen, und wird jedoch eine ungenaue Sch\u00e4tzung abgeben, wenn dies nicht der Fall ist.<\/p>\n\n\n\n

Was Sie vor der Auswahl einer Kamera beachten sollten<\/h3>\n\n\n\n
    \n
  1. Das gesamte Sichtfeld, einschlie\u00dflich der Positionsschwankungen des Bauteils innerhalb dieses Sichtfelds.<\/li>\n\n\n\n
  2. Der kleinste Fehler, der zur Ausschussware f\u00fchrt, gemessen an seiner schmalsten Abmessung.<\/li>\n\n\n\n
  3. Das Abnahmekriterium: Erkennung, Klassifizierung oder Messung innerhalb einer festgelegten Toleranz.<\/li>\n\n\n\n
  4. Die Taktzeit oder Liniengeschwindigkeit, die die maximale Belichtungszeit und die erforderliche Bildfrequenz festlegt.<\/li>\n\n\n\n
  5. Der Arbeitsabstand und etwaige mechanische Einschr\u00e4nkungen bei der Platzierung der Kamera.<\/li>\n\n\n\n
  6. Repr\u00e4sentative einwandfreie, fehlerhafte und grenzwertige Proben, die nat\u00fcrliche Schwankungen aufweisen.<\/li>\n\n\n\n
  7. Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit und Farbe, die die Beleuchtungsstrategie und den Kontrast bestimmen.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Mit diesen Eingabewerten liefert die obige Berechnung eine vertretbare Spezifikation. Auf Sortiersysteme angewendet, erkl\u00e4rt dies, warum die f\u00fcr ein optische Sortiermaschine<\/a> bedeutet wenig ohne die Vorschubgeschwindigkeit, das Sichtfeld pro Station und die Fehlerklassen, die sie unterscheiden muss. Eine Maschine, die f\u00fcr eine hohe Aufl\u00f6sung auf einer schmalen Bahn ausgelegt ist, l\u00e4sst sich nicht mit einer Maschine vergleichen, die ein breites Band mit der halben Pixeldichte abdeckt.<\/p>\n\n\n\n

    Die meisten Projekte verlaufen dann nach einem bekannten Ablauf: Eine Berechnung, die die Auswahl eingrenzt, ein Objektiv- und Beleuchtungstest, der einige Optionen ausschlie\u00dft, und ein Machbarkeitstest an echten Mustern, der die verbleibende Option best\u00e4tigt.<\/p>\n\n\n\n

    \"schwarze<\/figure>\n\n\n\n

    H\u00e4ufig gestellte Fragen<\/h2>\n\n\n\n

    Kann eine 5-Megapixel-Kamera einen 0,05-mm-Fehler erkennen?<\/h3>\n\n\n\n

    Das ist m\u00f6glich, allerdings nur in einem engen Bereich. Ein Sensor mit einer Achse von 2.448 Pixeln, der auf vier Pixel \u00fcber den Defekt hinweg ausgerichtet ist, ben\u00f6tigt 0,0125 mm pro Pixel, wodurch das Sichtfeld auf etwa 30 mm begrenzt wird. Jenseits dieser Breite kann die Kamera den Defekt nicht mehr erkennen. Die Kamera ist dazu in der Lage; die Geometrie stellt die Einschr\u00e4nkung dar.<\/p>\n\n\n\n

    Verliert eine Farbkamera im Vergleich zu einer Schwarz-Wei\u00df-Kamera an Aufl\u00f6sung?<\/h3>\n\n\n\n

    Die effektive Aufl\u00f6sung nimmt ab. Ein Farbsensor filtert jeden Bildpunkt so, dass er eine Prim\u00e4rfarbe erfasst, und fehlende Werte werden aus den benachbarten Werten interpoliert. Dies verringert die erreichbare Modulations\u00fcbertragungsfunktion und l\u00e4sst feine Details unscharf erscheinen. Monochrom bleibt die bessere Wahl f\u00fcr feine Oberfl\u00e4chenarbeiten, w\u00e4hrend Farbe f\u00fcr Aufgaben reserviert bleibt, bei denen der Farbton die entscheidenden Informationen liefert.<\/p>\n\n\n\n

    Wann sollte eine Zeilenkamera eine Fl\u00e4chenkamera ersetzen?<\/h3>\n\n\n\n

    Die Zeilensensor-Technologie eignet sich f\u00fcr endloses Material wie Folie, Blech, Draht oder Textilien, f\u00fcr sehr breite Sichtfelder, bei denen ein Fl\u00e4chensensor eine \u00fcberm\u00e4\u00dfige Anzahl an Pixeln erfordern w\u00fcrde, sowie f\u00fcr zylindrische Teile, die durch das Sichtfeld rotieren. Die Aufl\u00f6sung entlang der Abtastrichtung wird eher durch die Zeilenrate und die Teilegeschwindigkeit als durch die Pixelanzahl bestimmt, weshalb die Bewegungsberechnung von entscheidender Bedeutung ist.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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