Modular & voll skalierbar
Titelstory: Zeilenkamera-Plattform für High-Speed-Anwendungen
Die Auswahl der optimalen Komponenten für ein Zeilenkamerasystem ist eine komplexe Aufgabe, die ein umfangreiches Wissen über Kameras, Optiken und Beleuchtung erfordert. Mit der neuen Line-Scan-Vision-Plattform vereinfacht Chromasens das Design eines kompletten Zeilenkamerasystems und bietet zudem die Möglichkeit, mit Standardprodukten und vordefinierten Elementen eine individuelle All-in-One-Lösung zu erstellen.
Bild: Chromasens GmbHBasierend auf der langjährigen Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Zeilenkamerasystemen hat Chromasens jetzt eine modulare Plattform entwickelt, die das Design und den Aufbau eines Zeilenkamerasystems deutlich vereinfacht. Die Line Scan Vision Platform enthält alle benötigten Komponenten, um in kurzer Zeit eine perfekte Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen zu erhalten, also ein Systemkonzept mit vordefinierten modularen Komponenten wie Zeilenkameras, Objektiven, Adaptern, Kabeln, und einem Zeilenkamerabausatz, der jede Art von Lichtgeometrie und Lichtfarbe abdeckt. Die Systeme ermöglichen die Synchronisation einer beliebigen Anzahl von Kameras sowie die Aufnahme von mehreren Sichtfeldern.
Bild: Chromasens GmbHFlexibler und modularer Aufbau
Der mechanische Aufbau basiert auf einem modularen System mit vordefinierten Elementen, das skalierbar ist und mehrere Kameras in einer Reihe für große Scanbreiten und hochauflösende Anwendungen unterstützt. Die Länge des Rahmens ist dabei frei wählbar und jede Länge bis zu 1m möglich (Bild 1). Größere Sichtfelder können mit kundenspezifischen Lösungen erreicht werden. Die Plattform enthält alle Chromasens-Zeilenkameras mit Zeilenlängen von 4k bis 15k, Zeilenraten bis zu 100kHz und eine große Palette von Objektiven verschiedener Hersteller, um allen Sensorlängen und Auflösungen gerecht zu werden. Zu den Optionen der Corona II-Beleuchtungsarten von Chromasens gehören Dunkelfeld, Hellfeld, Dome und koaxiale Beleuchtungen. Zudem sind Kombinationen möglich, um z. B. mit der Multi-Flash-Funktion Mehrfachaufnahmen bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen zu realisieren. Die Beleuchtungen sind in den Farben Weiß, Rot, Grün, Blau, sowie in UV, NIR und SWIR erhältlich.
Das Konzept erlaubt es auch, die Kameras in einem bestimmten Winkel zur prüfenden Oberfläche zu montieren. Diese Option wird insbesondere bei der Inspektion glänzender Oberflächen, zur Eliminierung von Reflexionen und zur Kombination mehrerer Lichtcharakteristiken genutzt. Das Zeilenkamerasystem wird komplett ausgeliefert, d.h. alle weiteren Komponenten wie Kabel, Netzwerkadapter und Lichtsteuerungen sind im Lieferumfang enthalten. Die Plattform ist zwar für die Chromasens-Kameras und Lichtmodule optimiert, aber nicht auf diese beschränkt, d.h. es können beispielsweise auch Kameras anderer Hersteller zum Einsatz kommen.
Kamera-Konfigurator-Tool
Zur einfachen und schnellen Konfiguration eines Systems steht der Chromasens Kamera-Konfigurator zur Verfügung. Individuelle Anforderungen wie Auflösung, Scanbreite, Geschwindigkeit usw. werden in die Kamerakonfigurationssoftware eingegeben, um passende auszuwählen. Der Kamera-Konfigurator berücksichtigt z.B. auch die Länge und Pixelgröße des Kamerasensors sowie Objektivparameter wie Bildkreis und weitere interne Parameter. Damit ist es möglich, sehr schnell genau abgestimmte Systemkomponenten zu erhalten, die den jeweiligen Anforderungen entsprechen. Zur besseren Beurteilung des Objektivs kann dessen Datenblatt direkt im Konfigurator eingesehen werden, um weitere Details, z.B. das MTF-Diagramm, zu erhalten.
Aus den Parametern werden dann die geeigneten Komponenten ermittelt und ein geeigneter Systemvorschlag mit Kameras und allen erforderlichen optischen Komponenten erstellt. Es können mehrere Systemvorschläge generiert werden, um aus verschiedenen Designs die beste Lösung zu finden. Die Ausgabe des Kamerakonfigurators ist eine Skizze der geometrischen Anordnung mit Abständen und Abtastbreiten sowie eine Liste der ausgewählten Kameras, Objektive und Adapter (Bild 2). Nach Festlegung der Komponenten wird dann die passende mechanische Konstruktion ausgewählt. Bei der Beleuchtung kann zwar auf vorhandenes Know-how zurückgegriffen werden, bei vielen Objektoberflächen empfiehlt sich aber ein praktischer Versuch, um die ideale Beleuchtungskonfiguration zu ermitteln.
Testphase und Prototyping
Nach der Auswahl der Systemkomponenten und der Beleuchtung wird im nächsten Schritt die Entwicklung des Bildverarbeitungssystems gestartet. Hier kann dank der neuen Plattform schnell ein robustes System mit den aus dem Kamerakonfigurator ermittelten Komponenten und den vordefinierten mechanischen Modulen entworfen werden. Für die einfache Ausrichtung der Kameras und des gesamten Systems werden Justageadapter mitgeliefert. Zusätzlich zur Hardware steht die GCT-Software für GenICam-Kameras zur Verfügung, die eine einfache Kamera-Konfiguration und -Kalibrierung ermöglicht. Mit Hilfe spezieller Referenztargets wird eine schnelle Ausrichtung der Kameras unterstützt: Kameraposition und Schärfeparamter (MTF) werden in Echtzeit dargestellt, was eine interaktive Einstellung mit den Justageadaptern ermöglicht. (Bild 3). Die Tests mit den Prototypen können vom Anwender des Systems selbst durchgeführt werden, aber es ist auch möglich, Chromasens mit den Tests zu beauftragen.Je nach Kundenanforderung und Anwendung ist es möglich, noch Modifikationen an den vorhandenen Modulen vorzunehmen, um z.B. die Kosten weiter zu senken oder um Platzbeschränkungen zu berücksichtigen.
Fazit
Mit den für den Prototyp ausgewählten Komponenten kann schnell ein komplettes Zeilenkamerasystem direkt aus den vorhandenen Komponenten und Modulen der Line Scan Vision Platform erstellt werden. Die Plattform ermöglicht damit eine integrierte, schlüsselfertige Bildverarbeitungslösung mit geringem Entwicklungsaufwand und schließt die Lücke zwischen der Integration von einzelnen Komponenten und einem vollständig angepassten und integrierten Bildverarbeitungssystem.
Vorteile der Plattform
Die Line-Scan-Vision-Plattform bietet Vorteile bei Systemen mit einer Kamera und insbesondere bei der Kombination mehrerer Zeilenkameras desselben Modells in einem System:
vormontiertes und voreingestelltes Komplettsystem mit allen Komponenten in einem System mit fast keiner Begrenzung der Anzahl der Kameras
präzise ausgerichtete Multi-Kamera-Optionen
mechanische Befestigung für einfache und schnelle Installation
verschiedene Schnittstellen wie CoaXPress, 10GigE Vision oder Camera Link
Integration vielfältiger Lichtkonfigurationen
Master-Slave-Konfiguration, d.h. eine Kamera verwaltet die gesamte Kommunikation für alle anderen Kameras, was die Programmierung und Synchronisation vereinfacht. Somit kann in kürzester Zeit ein Prototyp für ein vollständiges Zeilenkamerasystem aufgebaut werden, der sowohl im Labor als auch in der Produktion einsetzbar ist.
Bild: Chromasens GmbHFlexibler und modularer Aufbau
Der mechanische Aufbau basiert auf einem modularen System mit vordefinierten Elementen, das skalierbar ist und mehrere Kameras in einer Reihe für große Scanbreiten und hochauflösende Anwendungen unterstützt. Die Länge des Rahmens ist dabei frei wählbar und jede Länge bis zu 1m möglich (Bild 1). Größere Sichtfelder können mit kundenspezifischen Lösungen erreicht werden. Die Plattform enthält alle Chromasens-Zeilenkameras mit Zeilenlängen von 4k bis 15k, Zeilenraten bis zu 100kHz und eine große Palette von Objektiven verschiedener Hersteller, um allen Sensorlängen und Auflösungen gerecht zu werden. Zu den Optionen der Corona II-Beleuchtungsarten von Chromasens gehören Dunkelfeld, Hellfeld, Dome und koaxiale Beleuchtungen. Zudem sind Kombinationen möglich, um z. B. mit der Multi-Flash-Funktion Mehrfachaufnahmen bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen zu realisieren. Die Beleuchtungen sind in den Farben Weiß, Rot, Grün, Blau, sowie in UV, NIR und SWIR erhältlich.
Das Konzept erlaubt es auch, die Kameras in einem bestimmten Winkel zur prüfenden Oberfläche zu montieren. Diese Option wird insbesondere bei der Inspektion glänzender Oberflächen, zur Eliminierung von Reflexionen und zur Kombination mehrerer Lichtcharakteristiken genutzt. Das Zeilenkamerasystem wird komplett ausgeliefert, d.h. alle weiteren Komponenten wie Kabel, Netzwerkadapter und Lichtsteuerungen sind im Lieferumfang enthalten. Die Plattform ist zwar für die Chromasens-Kameras und Lichtmodule optimiert, aber nicht auf diese beschränkt, d.h. es können beispielsweise auch Kameras anderer Hersteller zum Einsatz kommen.
Chromasens GmbH
Dieser Artikel erschien in inVISION 1 (März) 2023 - 09.03.23.Für weitere Artikel besuchen Sie www.invision-news.de
