In Zeilen denken
Neuer Modus bringt Zeilenkamerafunktionen auf Flächenkameras
Um die Welten der Flächen- und Zeilenkameras miteinander zu vereinen, hat e2v vor Jahren einen Flächensensor mit Zeilenfunktionalität, der eine Zeilenfrequenz von 12,6kHz erreicht. Mit dem BlockScan-Modus bekommen nun auch die Pregius-Flächensensoren von Sony die Fähigkeit, in Zeilen zu denken.
Bild: Matrix Vision GmbH
Bild: Matrix Vision GmbHGerade bei Inspektionen von runden bzw. rotierenden Objekten oder bei langen oder Endlos-Materialien gehört der Einsatz von Zeilenkameras zum Stand der Technik.
Bild: Matrix Vision GmbH
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Bild: Matrix Vision GmbHFunktionsweise BlockScan-Modus
Anstatt eine Zeile zu triggern, nimmt der BlockScan-Modus einen Area of Interest (AOI) Block, bestehend aus mehreren Zeilen auf. Danach wird nicht jeder AOI-Block separat, sondern eine einstellbare Zahl an AOI-Blöcken zusammen als Gesamtbild übertragen. Dadurch wird der Overhead minimiert, den es anderenfalls bei der Übertagung der AOI-Blöcke als Einzelbilder durch das Transferprotokoll von USB3 bzw. GigE Vision geben würde. Um das Prinzip und die Handhabung des BlockScan-Modus besser nachvollziehen zu können, hat Matrix Vision einen Versuchsaufbau als White Paper veröffentlich, der im Folgenden kurz zusammengefasst ist: Auf einer rotierenden Trommel mit Inkrementalgeber ist ein Maßband angebracht, das nahtlos erfasst werden soll. Der Inkrementalgeber ist über die digitalen Eingänge einer mvBlueFOX3-2 USB3 Vision Kamera direkt mit ihr verbunden und triggert die Aufnahmen. Gleichzeitig wird über einen digitalen Ausgang der Kamera eine Beleuchtung angesteuert. Damit es zu keinen Lücken bzw. Überlappungen kommt, muss ermittelt werden, aus wie vielen Zeilen ein AOI-Block zusammengesetzt sein muss. Sobald der Inkrementalgeber ein Trigger-Signal sendet, hat sich die Trommel um einem bestimmten Winkel weitergedreht, welcher den Kreisumfang C abdeckt. r ist der Radius der Trommel und n ist die Anzahl der Pulse des Inkrementalgebers, bei denen dieser ein Trigger-Signal sendet. p ist die Anzahl der Pulse pro Umdrehung. Daraus ergibt sich für C folgende Formel.
Damit die AOI-Blöcke (y1', y2', etc.) nahtlos im Gesamtbild aneinandergereiht werden, muss die Höhe des Sichtfelds eines jeden AOI-Blocks mit C übereinstimmen:
Durch das Maßband kann die Objekthöhe y (mm) sowie die Bildhöhe y' (Pixel) abgelesen und damit der Abbildungsmaßstab (Pixel/mm) des Objektivs ermittelt werden.
Werden alle drei Formeln zusammengefasst, kommt als Ergebnis die Anzahl der Zeilen pro AOI-Block heraus, die benötigt werden, um ein nahtloses Gesamtbild zu erhalten:
Bei der Verwendung einer mvBlueFOX3-2032C Kamera ergab dies einen Wert für LinesPerBlock von 20 mit folgendem Gesamtbild (Bild 1a). Ein zu hoher oder zu niedrigerer LinesPerBlock Wert führt dagegen zu einem fehlerhaften Gesamtbild (Bild 1b,c). Die minimale Anzahl von Zeilen für einen AOI-Block beträgt 16 und kann in vierer-Schritten erhöht werden. Falls in Anwendungen der minimale Wert von 16 erforderlich ist, muss entsprechend und n angepasst werden:
kann grob über die Gaußsche Formel für dünne Linsen ermittelt werden, wobei f' die Brennweite ist und S der Arbeitsabstand:
Bild: Matrix Vision GmbHVerfügbarkeit des BlockScan-Modus
Mit der Version 2.35.0 des GenTL Acquire Treibers von Matrix Vision steht die erste Version des BlockScan-Modus für die USB3.0 Kameras von Matrix Vision mit Global Shutter Pregius-Sensoren von Sony (IMX) zur Verfügung. Eine Ausweitung auf andere Plattformen wie GigE Vision ist bereits in der Entwicklung. Nach der Installation des Treibers muss die Firmware der Kamera aktualisiert werden, danach kann das Smart Feature verwendet werden. Das Feature wird im Handbuch beschrieben, Programmierbeispiele in der Dokumentation vorhanden.
Um die Welten der Flächen- und Zeilenkameras miteinander zu vereinen, hat e2v vor Jahren einen Flächensensor mit Zeilenfunktionalität, der eine Zeilenfrequenz von 12,6kHz erreicht. Mit dem BlockScan-Modus bekommen nun auch die Pregius-Flächensensoren von Sony die Fähigkeit, in Zeilen zu denken.
Bild: Matrix Vision GmbHBild: Matrix Vision GmbHGerade bei Inspektionen von runden bzw. rotierenden Objekten oder bei langen oder Endlos-Materialien gehört der Einsatz von Zeilenkameras zum Stand der Technik.Bild: Matrix Vision GmbHBild: Matrix Vision GmbHBild: Matrix Vision GmbH
Bild: Matrix Vision GmbHBild: Matrix Vision GmbHBild: Matrix Vision GmbHBild: Matrix Vision GmbHFunktionsweise BlockScan-Modus
Anstatt eine Zeile zu triggern, nimmt der BlockScan-Modus einen Area of Interest (AOI) Block, bestehend aus mehreren Zeilen auf. Danach wird nicht jeder AOI-Block separat, sondern eine einstellbare Zahl an AOI-Blöcken zusammen als Gesamtbild übertragen. Dadurch wird der Overhead minimiert, den es anderenfalls bei der Übertagung der AOI-Blöcke als Einzelbilder durch das Transferprotokoll von USB3 bzw. GigE Vision geben würde. Um das Prinzip und die Handhabung des BlockScan-Modus besser nachvollziehen zu können, hat Matrix Vision einen Versuchsaufbau als White Paper veröffentlich, der im Folgenden kurz zusammengefasst ist: Auf einer rotierenden Trommel mit Inkrementalgeber ist ein Maßband angebracht, das nahtlos erfasst werden soll. Der Inkrementalgeber ist über die digitalen Eingänge einer mvBlueFOX3-2 USB3 Vision Kamera direkt mit ihr verbunden und triggert die Aufnahmen. Gleichzeitig wird über einen digitalen Ausgang der Kamera eine Beleuchtung angesteuert. Damit es zu keinen Lücken bzw. Überlappungen kommt, muss ermittelt werden, aus wie vielen Zeilen ein AOI-Block zusammengesetzt sein muss. Sobald der Inkrementalgeber ein Trigger-Signal sendet, hat sich die Trommel um einem bestimmten Winkel weitergedreht, welcher den Kreisumfang C abdeckt. r ist der Radius der Trommel und n ist die Anzahl der Pulse des Inkrementalgebers, bei denen dieser ein Trigger-Signal sendet. p ist die Anzahl der Pulse pro Umdrehung. Daraus ergibt sich für C folgende Formel.
Damit die AOI-Blöcke (y1', y2', etc.) nahtlos im Gesamtbild aneinandergereiht werden, muss die Höhe des Sichtfelds eines jeden AOI-Blocks mit C übereinstimmen:
Durch das Maßband kann die Objekthöhe y (mm) sowie die Bildhöhe y' (Pixel) abgelesen und damit der Abbildungsmaßstab (Pixel/mm) des Objektivs ermittelt werden.
Werden alle drei Formeln zusammengefasst, kommt als Ergebnis die Anzahl der Zeilen pro AOI-Block heraus, die benötigt werden, um ein nahtloses Gesamtbild zu erhalten:
Bei der Verwendung einer mvBlueFOX3-2032C Kamera ergab dies einen Wert für LinesPerBlock von 20 mit folgendem Gesamtbild (Bild 1a). Ein zu hoher oder zu niedrigerer LinesPerBlock Wert führt dagegen zu einem fehlerhaften Gesamtbild (Bild 1b,c). Die minimale Anzahl von Zeilen für einen AOI-Block beträgt 16 und kann in vierer-Schritten erhöht werden. Falls in Anwendungen der minimale Wert von 16 erforderlich ist, muss entsprechend und n angepasst werden:
kann grob über die Gaußsche Formel für dünne Linsen ermittelt werden, wobei f' die Brennweite ist und S der Arbeitsabstand:
Bild: Matrix Vision GmbHVerfügbarkeit des BlockScan-Modus
Mit der Version 2.35.0 des GenTL Acquire Treibers von Matrix Vision steht die erste Version des BlockScan-Modus für die USB3.0 Kameras von Matrix Vision mit Global Shutter Pregius-Sensoren von Sony (IMX) zur Verfügung. Eine Ausweitung auf andere Plattformen wie GigE Vision ist bereits in der Entwicklung. Nach der Installation des Treibers muss die Firmware der Kamera aktualisiert werden, danach kann das Smart Feature verwendet werden. Das Feature wird im Handbuch beschrieben, Programmierbeispiele in der Dokumentation vorhanden.
Matrix Vision GmbH
Dieser Artikel erschien in inVISION 5 2019 - 27.09.19.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
