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Das kleine 1x1 der Bildverarbeitung

Kameratechnologien in der Bildverarbeitung

Das Auge jedes Bildverarbeitungssystems

Die Kamera ist eines der wichtigsten Elemente in jedem Bildverarbeitungssystem. Sie erfasst die Bilddaten, die Inspektions-, Mess- und Steuerungsprozesse steuern. Die Wahl der richtigen Kameratechnologie wirkt sich direkt auf die Systemauflösung, Geschwindigkeit, Lichtempfindlichkeit und Integrationskomplexität aus. Bei STEMMER IMAGING helfen wir unseren Kunden, die für jede Anwendung am besten geeignete Kamera auszuwählen und zu konfigurieren.

Wichtige Typen von Industriekameras

Industriekameras sind in verschiedenen Technologien erhältlich, die jeweils für bestimmte Aufgaben und Umgebungen geeignet sind:
 
  • Flächenkameras – Die Standardwahl für die meisten 2D-Inspektionen; erfassen Vollbilder
  • Zeilenkameras – Für kontinuierliche Materialien (Textilien, Folien, rotierende Teile); erstellen Bilder Zeile für Zeile
  • 3D-Kameras – Erfassen Tiefendaten; werden für die Behälterentnahme, Volumenmessung und Roboterführung verwendet

Anpassung der Spezifikationen an die Anwendungsanforderungen

Die Auswahl der richtigen Kamera erfordert das Verständnis von Leistungsparametern wie:

Sensortyp: CMOS vs. CCD

Der Sensortyp spielt eine zentrale Rolle bei der Bestimmung sowohl der Bildqualität als auch der Anwendbarkeit der Kamera. Obwohl CCD-Sensoren traditionell in der industriellen Bildverarbeitung verwendet wurden, haben sich CMOS-Sensoren dank ihrer höheren Empfindlichkeit, geringeren Kosten und reduzierten Leistungsaufnahme für die meisten industriellen Anwendungen durchgesetzt. CMOS-Sensoren ermöglichen außerdem höhere Bildraten und eignen sich besser für die Integration in kompakte Systeme.

Die Auflösung definiert das kleinste erkennbare Merkmal

Die Auflösung einer Kamera bezieht sich auf die Anzahl der aktiven Pixel auf dem Sensor. Sie ist entscheidend für die Erkennung von Details in der industriellen Bildverarbeitung. Eine höhere Auflösung ermöglicht die Erfassung kleinerer Merkmale, was für genaue Inspektionen und Qualitätskontrollen unerlässlich ist.

 

Bei der Konzeption eines Systems ist es wichtig, die optimale Kameraauflösung zu berechnen, um die Inspektionsaufgabe robust und kostengünstig zu lösen. Eine zu hohe Auflösung kann zu unnötigen Kosten und erhöhtem Datenverarbeitungsaufwand führen, während eine zu geringe Auflösung möglicherweise nicht alle erforderlichen Details ausreichend erfasst.

 

Die Bildrate beeinflusst die Inspektionsgeschwindigkeit und das Timing

Die Bildrate, gemessen in Bildern pro Sekunde (fps), beeinflusst die Geschwindigkeit und Effizienz der Inspektion. In Anwendungen, in denen Objekte schnell bewegt oder verarbeitet werden, ist eine hohe Bildrate entscheidend, um sicherzustellen, dass alle relevanten Informationen erfasst werden, ohne dass Bilddaten verloren gehen. Eine unzureichende Bildrate kann zu Verarbeitungsverzögerungen und ungenauen Ergebnissen führen.

Shutter type: Global für bewegliche Teile und Rolling für statische Inspektionen.

Der Verschlusstyp hat einen erheblichen Einfluss auf die Bildqualität, insbesondere bei der Aufnahme von bewegten Objekten. Global Shutter erfassen das gesamte Bild gleichzeitig und sind daher ideal für bewegliche Teile, da sie Bewegungsunschärfen minimieren.

 

Rolling Shutter hingegen erfassen das Bild Zeile für Zeile und eignen sich besser für statische Inspektionen, bei denen Bewegung weniger kritisch ist. Die Wahl des richtigen Verschlusstyps hängt stark von der spezifischen Anwendung und der Bewegungsdynamik der zu inspizierenden Objekte ab.

 

Interface: USB3, GigE Vision, CoaXPress oder Camera Link

Die Bildrate, gemessen in Bildern pro Sekunde (fps), beeinflusst die Geschwindigkeit und Effizienz der Inspektion. In Anwendungen, in denen Objekte schnell bewegt oder verarbeitet werden, ist eine hohe Bildrate entscheidend, um sicherzustellen, dass alle relevanten Informationen erfasst werden, ohne dass Bilddaten verloren gehen. Eine unzureichende Bildrate kann zu Verarbeitungsverzögerungen und ungenauen Ergebnissen führen.

Gehäuse: kompakt, IP-geschützt oder temperaturgeregelt für raue Umgebungen

Das Kameragehäuse muss an die Umgebung angepasst sein, in der es eingesetzt wird. Kompakte Gehäuse sind ideal für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot, während IP-geschützte Gehäuse zusätzlichen Schutz vor Staub und Wasser bieten, was in industriellen Umgebungen unerlässlich ist.

 

Bei extremen Temperaturen kann ein temperaturgeregeltes Gehäuse erforderlich sein, um einen zuverlässigen Betrieb der Kamera zu gewährleisten. Die Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen ist entscheidend für die Langlebigkeit und Leistungsfähigkeit der Kamera.

 

Überlegungen zur Integration

Eine hochwertige Kamera muss mit der Optik, der Beleuchtung, der Software und dem mechanischen Design abgestimmt sein. STEMMER IMAGING unterstützt Sie dabei:

 

  • Auswahl und Spezifikation der Kamera
  • Integration der Schnittstellen und Verkabelung
  • Mechanische Montage und optische Ausrichtung
  • Synchronisation mehrerer Kameras für komplexe Ansichten

 

OEM-Module und eingebettete Bildverarbeitung

Für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot oder hohen Stückzahlen sind kompakte OEM-Kameramodule erhältlich. Diese ermöglichen eine tiefere Integration in Robotik, medizinische Geräte und Verbrauchergeräte. STEMMER IMAGING unterstützt die Anpassung der Hardware, das Wärmemanagement und regulatorische Aspekte.

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