Dokonalou souhru s objektivem musí tvořit i vhodně vybrané nasvícení. Zde existuje základní dělení na přední (např. kruhový osvětlovač kolem objektivu) a zadní nasvícení. Při potřebě předního nasvícení nabízejí někteří výrobci takzvané objektivy s koaxiálním osvětlením, které – za využití soustavy zrcadel – umožňují nasvítit předmět přímo „z objektivu“. Toto nasvícení je velmi vhodné pro inspekci kvality povrchu předmětu (kontrolu přítomnosti škrábanců). Při potřebě měřit předmět hraje důležitou úlohu takzvané zadní světlo. Je to typ nasvícení předmětu, kdy se osvětlovač nastaví přímo proti objektivu a měřený předmět se umístí mezi něj a objektiv. Pokud se pro osvětlení zvolí telecentrický osvětlovač, pak taková soustava vykazuje výborné výsledky v přesnosti měření. Měřenému předmětu se zvýrazní hrany, navíc nevadí, když je tento předmět průhledný nebo lesklý. Efekt telecentricity způsobí, že se předmět stane neprůhledným. Ve strojírenství se zadní světlo využívá například při měření opotřebení obráběcích nástrojů.
Pokud chceme například měřit kulatý předmět na průměr, šlo by to bez telecentrického zadního světla dosti obtížně. Výsledkem by kvůli obtékání světla byly rozostřené hrany předmětu. Telecentrické světlo oproti tomu emituje pouze přímé světlo, a tak hrany neobtéká. Směřuje přímo do objektivu, a jakmile má v cestě překážku, tak se zastaví, ať je překážka kulatá, nebo ne. Výsledkem jsou pěkně viditelné kontury a přesné měření.
Charakteristiky a výhody hlavních typů objektivů jsme tedy již popsali. Nyní se však ještě zaměřme na to, jak přesně postupovat při výběru jednoho konkrétního objektivu pro vaše zadání, které potřebujete vyřešit.
Nejprve je třeba si stanovit, s jakou přesností potřebujete daný předmět měřit. U telecentrických objektivů stačí zvolit soustavu s rozlišením odpovídajícím vašim představám přesnosti. U běžných objektivů bychom volili většinou hodnotu 2 pixely nad požadovanou přesností. Například pokud máme měřit s přesností 0,05 mm, tak u telecentrického objektivu stačí, aby pixel kamery odpovídal této hodnotě, u běžných objektivů by měl odpovídat hodnotě 0,025 mm.
Dále si určíme zorné pole, které potřebujeme kamerou vidět. Při počítání zorného pole vezměte v potaz nejen rozměry kontrolovaného předmětu, ale i určitý výsek okolí, který umožní kompenzovat chyby v přesnosti nájezdu předmětu před kameru. Typicky půjde o 1–2 mm z každé strany. Také je zapotřebí zjistit, jakou hloubku ostrosti potřebujeme. Určíme to pomocí údaje, jak je inspektovaný předmět hluboký ve směru osy od kamery.
Důležitá pro výběr konkrétního objektivu je samozřejmě i použitá kamera. Podstatný údaj, který nás u kamery zajímá, je velikost senzoru. Určuje, jaké objektivy můžeme pro kameru zvolit. Zde se často chybuje a je skutečně důležité, aby velikost senzoru kamery a vybraného objektivu odpovídala. Dále nás zajímá rozlišení. Vyšší rozlišení umožní interpretovat celkové zorné pole pomocí více pixelů. Obecně platí, že u aplikací využívajících telecentrické objektivy lze deklarovat 2- až 3krát vyšší přesnost, než vychází z poměru mm zorného pole na pixel. U pohybujících se předmětů dejte pozor na způsob snímání obrazu – zde by kamera vždy měla být vybavena global shutterem.
Na základě všech těchto faktorů pak vybíráme nejvhodnější objektiv. Je zapotřebí vybrat objektivy, které svým zvětšením umožní pro vybraný čip kamery snímat celé požadované zorné pole (viz speciální kalkulačky na webu některých prodejců objektivů). Z výsledného seznamu objektivů pak vyberte takové, které mají dostatečnou hloubku ostrosti pro příslušný předmět.
V případě, že nenajdete přesně takový model, který potřebujete, hledejte alespoň model s potřebnou hloubkou ostrosti. Takový model pak ovšem může mít větší zorné pole, než skutečně potřebujete. To má negativní dopad na přesnost měření (rozměr, který je snímán jedním pixelem kamery), proto musíte ověřit, že nepřekračujete limity požadované přesnosti v rámci vašeho projektu.
Jak vyplynulo z celého textu, výběr správného objektivu je obzvláště u úloh přesného měření klíčový a nevyplatí se jej podcenit. Pokud se však budete držet všech výše uvedených rad, neměli byste s tím mít vážnější problém.
Kinalisoft a Prumysloveobjektivy.cz
Radek Štourač
radek.stourac@prumysloveobjektivy.cz