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    Das Auge des Inspektionssystems

Trigger-Funktionen

Moderne Bildverarbeitungs-Applikationen arbeiten in den meisten Fällen mit einer getriggerten Bildaufnahme. Da bei industriellen Kameras üblicherweise kein mechanischer Shutter wie bei einer Spiegelreflexkamera vorhanden ist, wird prinzipiell der Sensor fortlaufend belichtet.

Eine komplett frei laufende Kamera liest den Sensor kontinuierlich aus. Auf eine "Bildanfrage" hin wird das aktuelle Bild erst einmal zu Ende ausgelesen, eine neue Bildaufnahme gestartet und dann dieses komplett aufgenommene Bild zum PC übertragen.

Ungetriggerte Bildaufnahme

Dabei entstehen deutliche Verzögerungszeiten, die von theoretisch null bis zu (fast) maximal der Aufnahmedauer eines kompletten Bildes dauern können.

Bei einer getriggerten Bildaufnahme werden auf das Trigger-Signal hin zunächst sofort alle elektrischen Ladungen des komplettes Sensors abgelöscht (asynchroner Reset), das Bild neu belichtet und dann zur Auswerteeinheit übertragen.

Getriggerte Bildaufnahme einer industriellen Kamera

Alle "etwas besseren" industriellen Kameras, sowie alle intelligenten Kameras lassen sich getriggert betreiben und haben dadurch ein zeitechtes Verhalten für die Bildaufnahme. Je nach Hersteller können sich jedoch auch hier Unterschiede bemerkbar machen, die sich allerdings meist im µs-Bereich abspielen.

 

Hard-und Software-Trigger und Timings

Beim Hardware-Trigger wird die Triggerung durch einen externen Impuls ausgelöst, der von einer Lichtschranke, digitalen Input einer SPS, Initiator etc. stammt. Dieser Impuls kann dann bei einem Frame Grabber-basierten System entweder an der Kamera oder an der Bilderfassungskarte direkt erfolgen. USB-, FireWire- und GigE Vision Kameras können hardwareseitig nur an der Kamera getriggert werden.

Beim Software-Trigger wird die Triggerung durch die Steuersoftware (BV-Programm) ausgelöst.

 

Kamera-Timing

Nach dem Auslösen des Triggers kann die Kamera oftmals ein einstellbares, programmierbares Timing abarbeiten. So kann die Kamera selbstständig Strobe Out-Signale für einen externen Blitzcontroller generieren, um eine Beleuchtung passend zur Bildaufnahme zu synchronisieren. Auch der Bild-Transfer kann teilweise programmiert werden: So können teilweise Datentransferraten reduziert  oder die Bilddaten erst auf eine zusätzliche Abfrage hin transferiert werden, um möglicherweise eine maximale Bandbreite des Bussystems (FireWire, USB, GigE) bei Multikamerasystemen nicht zu überschreiten.

Trigger- und Synchronisation einer industriellen Kamera

 

Trigger mit fester Belichtungszeit

Im Normalfall wird die Kamera so konfiguriert, dass jedes Bild gleich lang belichtet wird. Dies geschah in früheren Zeiten durch Dip-Switche an der Hinterseite der Kamera oder durch terminal commands via serieller Schnittstelle. Moderne Bildübertragungsschnittstellen- und Treiber erlauben heute die komfortable Einstellung der Belichtungszeit direkt aus dem Kamera-Treiber/  BV-Software heraus.

 

Pulsweitenkontrolle (Pulse Width Control)

Für schnelles Verändern der Belichtungszeit von Bild zu Bild wurde vor allem bei analogen Kameras ein PWC-Modus eingeführt, da die Reaktionszeiten für ein Verändern der Belichtungszeit mittels serieller Schnittstelle zu langsam waren. Über eine zusätzliche Signalleitung kann die Dauer der Belichtung pro Bild vorgegeben werden.

 

Multi-Trigger + Bildspeicher

Manche industriellen Kameras haben spezielle Multi-Trigger-Funktionen integriert.

Ein einzelner Trigger-Impuls löst intern mehrere schnelle Bildaufnahmen aus. Diese Bildaufnahmen erfolgen oftmals mit verschiedenen vorkonfigurierten Belichtungsparametern. Auf diese Art kann ein Objekt mit verschiedenen Bildhelligkeiten aufgenommen werden. Dies kann zum Beispiel bei Traffic-Applikationen (Nummernschild/ Fahrer/ Fahrzeugerkennung) wichtig sein. Die Bilder werden in internen Bildspeichern abgelegt und anschließend übertragen.

 

Post-Trigger + Bildspeicher

Dieser spezielle Trigger-Modus setzt ebenfalls eine Kamera mit zusätzlichem Bildspeicher voraus.

Die Kamera nimmt dabei (frei laufend oder getriggert) kontinuierlich Bilder auf und legt diese in internen Bildspeichern ab. So können in der Kamera z.B. insgesamt 20 Bilder gepuffert werden. Auf ein Trigger/ Fehlersignal hin kann die Kamera so konfiguriert werden, dass noch weitere Bilder aufgenommen und dann eine Sequenz übertragen wird, die z.B. 10 Bilder vor dem Trigger-Event und 10 Bilder nach dem Event darstellt. Mit dieser Technik kann z.B. an einer Anlage untersucht werden, wie es zu einem Anlagen-Fehler kam, bevor die eigentliche Störmeldung auftrat.

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