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18.01.2019 Alter: 34 Tage

Zeilenkameras richtig einsetzen

Zeilenkameras sind oft Stiefkinder in der Bildverarbeitung, da auch in Fällen wo der Einsatz einer Zeilenkamera technisch und wirtschaftlich von Vorteil ist, oft auf Matrix-Kameras zurückgegriffen wird.

Allerdings in Bereichen wie der Prüfung von Endlosmaterialien, wie Stahlbändern, Papierbahnen, Glasbändern, usw. stellen Bildverarbeitungssysteme auf Basis von Zeilenkameras die einzig effiziente Lösung dar. So werden Zeilenkameras wie z.B. die EyeCheck ZLS in der Druckindustrie bei der Herstellung von Papier, bei der Erzeugung von Stahlblechen, sowie in der Textilherstellung eingesetzt, um Fehler in den Materialien zu erkennen und zu klassifizieren. Beispielsweise Stahlbleche werden je nach Qualität unterschiedlich eingesetzt. Die Bildverarbeitung ermöglicht es fehlerfreie Abschnitte für z.B. Motorhauben oder Türen zu verwenden und Abschnitte mit leichten Fehlern für den Unterboden.

Zeilenkameras die bessere Alternative

Zeilenkameras sind die bessere Alternative im Vergleich zu Matrix-Kameras wenn es darum geht bewegtes Bandmaterial auf Fehler zu inspizieren. Der Grund dafür erklärt sich durch den unterschiedlichen Aufbau dieser beiden Technologien:

Flächenkameras liefern je nach Typ entweder eine feste (synchrone) oder variable (asynchrone) Bildfolge eines bewegten Objektes. Um in dieser Weise Endlosmaterial aufzunehmen und auf Fehler zu inspizieren ist eine Überlappung der Bilder erforderlich. Und das ist nicht genug, die hoffentlich dem gewachsene Software muss im Nachhinein die Bilder aufwendig entzerren, zuschneiden und aneinanderreihen.

Aber warum sich damit überhaupt die Zeit rauben lassen, wenn doch Zeilenkameras einen kostengünstigen Weg bieten hochauflösende Bilder zu erzeugen und diese der Software zur Auswertung auf den immer schneller werdenden Standard-PCs zur Verfügung stellen können?

Warum kann die Zeilenkamera das?

 

a) Nur eine Zeile und das ununterbrochen

Zeilenkameras besitzen nur eine einzige Reihe lichtempfindlicher Bildelemente, die bewegte Objekte ununterbrochen mit hoher Zeilenfrequenz abtasten. Dies heißt auch dass im Betrieb die einzelnen Pixel in ein parallel angeordnetes, horizontales Register ausgelesen und Pixel für Pixel in digitale Werte umgewandelt werden. Diese können vom PC weiterverarbeitet und von der Software ausgewertet werden.

b) Synchron mit Geschwindigkeit

Beim Einsatz einer Zeilenkamera muss sich das Objekt mit sinnvoller Geschwindigkeit unter der Kamera bewegen, oder in manchen Fällen auch die Kamera über das Objekt bewegen.

Da stellt sich die Herausforderung in Richtung der Bewegung (Y-Richtung) die gleiche Auflösung zu erzielen wie in Richtung der Objektbreite (X-Richtung).

Deshalb muss die Zeilenfrequenz der Kamera mit der Geschwindigkeit des Objekts gekoppelt sein, da sonst Streckungen oder Stauchungen des Bildes entstehen können. In der Praxis ändern Transportbänder durch verschiedenste Einflüsse wie Lastenwechsel, Brems- und Beschleunigungsvorgänge ihre Geschwindigkeit und laufen nicht gleichmäßig.

Das heißt in den meisten Fällen wird ein Inkrementalgeber genutzt um die Zeilenfrequenz der momentanen Geschwindigkeit des Prüfmaterials anzupassen. Denn nur dann ist die flächige Auswertung des Bild mit der Software sinnvoll und exakt.

c) Richtig beleuchtet

Wenn dies erledigt ist, dann sollte man sich noch um die richtige Beleuchtung kümmern. Denn so wie wir das System bis jetzt konfiguriert haben, würden wir je nach Geschwindigkeit ein Bild mit unterschiedlicher Helligkeit bekommen. Der Grund dafür liegt in den variierenden Belichtungszeiten der Zeilensensors bei wechselnder Zeilenfrequenz. Die Integrationszeit des Sensors mit Timing-Signale konstant gehalten. Die Einstellung erfolgt am Bilderfassungs-Bord (Framegrabber) und richtet sich nach der maximal zu erwartenden Zeilenfrequenz.

Am Ende braucht es nur zwei Dinge: Gleichbleibende Auflösung und konstante Belichtung bei sich ändernder Zeilenfrequenz.

 

Auch die passende Software

Neben den vielen Hardware-Komponenten wie Beleuchtung, Optik und Framegrabber ist auch die Leistungsfähigkeit der nachgeschalteten Bildverarbeitungssoftware entscheidend.

Diese übernimmt die Auswertung der angelieferten Daten. Die EyeVision Software bietet sich vor allem durch intuitive Nutzerfreundlichkeit, hohe Flexibilität und Genauigkeit an.

Zudem unterstützt EyeVision viele verschiedene Hardware Plattformen und ist daher auch mit unterschiedlichster Hardware anwendbar.

Intelligente Zeilenkamera

Die ultimative Kombination bietet EVT mit der intelligenten Zeilenkamera EyeCheck ZLS. Die Kamera verfügt neben dem eingebauten FPGA auch über hohe Auflösung und den Auswertung direkt auf der Kamera ohne, dass ein PC notwendig wäre. Zusätzlich ist bereits die EyeVision Software installiert und der Nutzer dadurch alles in einem hat: Kamera, Recheneinheit und Auswertesoftware. Schneller und einfacher geht wirklich nicht mehr.

Des weiteren bietet EVT auch die entsprechende Beleuchtung um die Kombination komplett zu machen. Dies gilt nicht nur für Zeilenkameras.

EVT bietet seinen Kunden von der EyeVision Software über Kameras, Optik bis hin zur Beleuchtung sowie natürlich auch die passenden Kabel- und Zubehör-Produkte alle notwendigen Komponenten zur Lösung von Bildverarbeitungsapplikationen.