Welche Kamera für meine Anwendung
Die Bilderzeugung ist eine komplexe Wechselwirkung aus den Material- und Oberflächeneigenschaften des Prüfobjekts, der Optik, der Beleuchtung und, nicht zuletzt, der verwendeten Kamera. Hier wird das Bild auf dem Sensor erfasst, verarbeitet und digitalisiert. Die erforderte Genauigkeit und Geschwindigkeit der Prüfung, sowie die Anforderungen der Applikation an den Bildsensor legen die Auswahl der Kamera fest.
Typische Kameratypen in der industriellen Bildverarbeitung sind:
- Matrixkameras: Mit Hilfe eines matrixförmigen Sensors wird zeitgleich ein zweidimensionales Bild aufgenommen, das dann an einen PC etc. gesendet und dort ausgewertet wird.
- Zeilenkameras: Eine einzige linienförmige Sensorzeile erfasst in sehr schneller Folge sehr viele Einzelzeilen. Aus dem Bewegungsvorschub von Förderband oder Kameraeinheit wird ein zweidimensionales Bild erzeugt und an einen PC etc. gesendet. Dieses Verfahren ist ideal zur Erfassung von Endlosmaterialien etc.
Auswahl des passenden Kameratyps
Die Auswahl der Kamera wird meist durch die Prüfaufgabe festgelegt. Die zu erfassenden Merkmale müssen vernünftig für die Software auswertbar dargestellt werden. Doch was heißt dies?
- Flächenkamera oder Zeilenkamera: Kommen die Teile vereinzelt an oder handelt es sich um Material das transportiert wird? Im einfachsten Fall werden Bilder mit einer Flächenkamera aufgenommen, die kontinuierlich oder getaktet arbeitet. Mit Hilfe einer Zeilenkamera können Objekte, die an der Kamera vorbei transportiert werden, nahtlos, Zeile für Zeile aufgenommen werden. Lange Bauteile, Endlosmaterial oder achsensymmetrische Objekte, die gedreht werden können, bieten sich für die Bildaufnahme mit einer Zeilenkamera an.
- Auflösung und Sensorgröße: Welche feinsten Merkmale und Objektstrukturen am Bauteil muss ich mit welcher Detailgenauigkeit noch erfassen können? Besonders bei großen Bauteilen wird eine hohe Kameraauflösung benötigt. Wie groß ist der Sensor sein und welche Optik muss dafür verwendet werden?
- Geschwindigkeit: Wie viele Bilder pro Sekunde oder wie viele Zeilen pro Sekunde müssen von der Kamera erfasst werden? Besonders schnelle Kameras erfordern schnelle Übertragungsschnittstellen. Wir unterstützen in Vision Q.400 CameraLink und GigE Vison. Auch der in der Kamera verwendete Sensortyp hat Einfluss auf die zu erreichende Geschwindigkeit. Sensoren, die in CMOS-Technik gefertigt sind, können jeden Pixel direkt auslesen und so eine höhere Framerate als CCD-Sensoren bieten.
- Bildqualität: Wie gut muss mein Kamerabild sein? Tendenziell zeigen CCD-Kameras ein homogeneres Bild, sind lichtempfindlicher aber neigen bei starker Überbelichtung zu Smearing und Blooming. CMOS-Kameras brauchen meistens etwas mehr Licht, müssen gut kalibriert(Dunkelbild, Hellbild) werden, da sie ein von Natur aus ein inhomogeneres Bild zeigen. Sie sind aber toleranter bei extremen Lichtverhältnissen und zeigen kein Smearing und Blooming.
- Monochrom- oder Farbsensor: Kann die Applikation mit einer Monochrom- oder Farbkamera gelöst werden? Monochromkameras sind deutlich lichtempfindlicher und die übertragenen Bilddaten sind typischerweise nur mit 8 Bit kodiert. Farbbilder mit 24 Bit Signalinformation lassen zusätzliche Bildauswertungen zu, um verschiedene Farben mit gleicher Helligkeit (=Grauton) voneinander zu trennen, die Datenmengen sind aber deutlich größer. Bei 1-Chip-Farbkameras gehen aufgrund der Bayer-Farbinterpolation zusätzlich noch Detailinformationen verloren, die Messgenauigkeit wird reduziert.
- Übertragungs-Schnittstelle: Multipliziert man Bittiefe * Framerate *Bildgröße, kann die benötigte Bandbreite pro Sekunde ausgerechnet werden. Die Schnittstelle muss in der Lage sein, schnell und zuverlässig die Bilder zur Auswerteeinheit (=PC) zu transportieren. Wichtig ist auch, dass die verwendete Software in der Lage ist, die Übertragungsschnittstelle mit der angeschlossenen Kamera zu unterstützen.
- Mechanische Abmessungen und Formfaktor: Passt das Kameragehäuse in meine Anlage?
Die Systeme der PV-Serie und alle Systeme mit Vision Q.400 sind mit einer großen 
Anzahl verschiedener Kameras verwendbar. Alle Standard-Kameras in unserem Angebot sind voll in unserer Bildverarbeitungs-Software Vision Q.400 integriert und selbstverständlich getestet: Anschließen, konfigurieren und fertig.
Unsere Standard-Kameras sind Matrix-Kameras, die allesamt mit einem Monochrome- oder Farbsensor ausgestattet sind. Sie verfügen über eine Auflösung von bis zu 5MP und sind sowohl mit Camera Link® als auch mit Gigabit-Ethernet Interface verfügbar.
Vision Q.400 unterstützt neben den Kameras mit Matrix-Sensoren auch 
Zeilenkameras oder sogenannte Image-Contact-Sensoren. Zeilenkameras finden ihren Einsatz bei der Prüfung von Endlosprodukten oder wenn die Prüfaufgaben extrem hohe Auflösungen erfordern, wie z. B. bei Oberflächenkontrollen oder in der Prüfung von Textilienbahnen. Vision Q.400 kann Bilder mit einer Größe von 500 MB verarbeiten. Mit dem System Q.400XD kann der extrem hohe Informationsfluss einer einzelnen Zeilenkamera auf mehrere Controller synchronisiert verteilt werden.
Eine Besonderheit sind die sogenannten Image-Contact-Sensoren. Hier sind die Beleuchtung und der Bildsensor direkt und exakt aufeinander abgestimmt. Das hat den großen Vorteil, dass die zeitaufwändige und oft sensible Ausrichtung zwischen Kamera und Beleuchtung entfällt.
GigE-Kameras Die Bildverarbeitungs-Software Vision Q.400 unterstützt eine
Vielzahl von Gigabit-Ethernet- Kameras mit unterschiedlichen Sensor- Größen von verschiedenen Herstellern, wie z.B. Baumer, BASLER, Allied Vision, Technologies, MATRIX VISION, JAI, Sony, NET, SVS-VISTEK oder Point Grey Research. Vision Q.400 beherrscht alle für den GigE-Vision- Standard erforderlichen Parameter.* Diese sind auf ganz unkompliziertem Wege in der Benutzer-Oberfläche zugänglich.
Besondere Systeme mit besonderem Schutz
Die äußeren Bedingungen für effiziente Prüfabläufe sind häufig alles andere als optimal. Sterile Verhältnisse wie im Labor herrschen nur in den seltensten Fällen. Oft genug aber müssen exzellente Ergebnisse dagegen unter widrigen Voraussetzungen erzielt werden. Hierfür liefern unsere Kamerasysteme beste Voraussetzungen. Kombiniert mit einem robusten Schutzgehäuse entsprechen diese der Schutzart IP67 (International Protection). Das garantiert Ihnen, dass unsere Kameras auch unter harten Bedingungen perfekt funktionieren. Ölige, staubige oder metallische Luft? Kein Problem. Unabhängig von mechanischen Beeinträchtigungen sowie staub- und spritzwassergeschützt, liefern Q.VITEC-Systeme unter allen umständen Höchstleistungen.
Auswahl der Kamera-Schnittstelle
Wie wird nun die passende Kamera ausgewählt?
Stellen Sie sich dafür am besten die folgenden Fragen:
- Maximal übertragbare Datenrate? (Auflösung x Bildrate x Byte pro Pixel)
- Anschluss zum PC – wird ein Framegrabber benötigt?
- Übertragungs- und Verzögerungszeiten (Echtzeitfähigkeit)?
- Verfügbarkeit der nötigen Kabelversionen (Standardkabel, schleppkettentauglich, Schraubverbindung, …)?
- Maximale Kabellänge?
Kameras mit CameraLink-Schnittstelle
Der Einsatz einer Kamera mit CameraLink-Schnittstelle birgt zahlreiche Vorteile, ist aber auch mit einigen Anforderungen und Nachteilen verbunden.
Vorteile:
- Verbreiteter Industriestandard für die Bildverarbeitung
- Hohe Bandbreite von bis zu 650MB/s
- Gute Echtzeitfähigkeit
- Vorverarbeitung im Grabber möglich
Nachteile:
- Hohe Kosten (Framegrabber, Kabel)
- Framegrabber zum Teil für moderne PCs (PCIe ..) nicht kompatibel
- Geringe Kabellänge max. 10m
- Typische Anwendungsfälle
- Systeme mit hoher Kameraauflösung und schneller Bildrate
- Systeme mit sehr hoher Anforderung an Echtzeitfähigkeit
- Systeme mit Notwendigkeit zur Vorverarbeitung im Grabber
- Link zu Camera Manuals
Kameras GigE-Schnittstelle
Kameras mit GigE-Schnittstelle bieten zahlreiche Vorteile und sind beispielsweise geradezu prädestiniert für zwei ganz typische Anwendungsfälle.
Vorteile:
- Sehr verbreitete PC-Standard-Schnittstelle – zukunftssicher
- Sehr umfangreicher Industriestandard für die Bildverarbeitung
- Hohe Kompatibilität durch GigEVision und GenICam Standard
- Vernetzung von mehreren Kameras sehr einfach
- Hohe Bandbreite von 100 MB/s
- Große Kabellänge bis zu 100m
- Gute Echtzeitfähigkeit, sicherer Datentransfer
Typische Anwendungsfälle
- Systeme mit mehreren Kameras und/oder langen Kabellängen
- Systeme mit hoher Kameraauflösung und schneller Bildrate