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Das Beste aus beiden Welten

Zeilenmodus als Alternative zur Zeilenkamera

Für viele Bildverarbeitungsanwendungen ist ein Zeilenmodus unabdinglich. Wo Objekte aufgrund ihrer Größe oder Form nicht komplett auf einmal abgelichtet werden können, muss gescannt werden. Zeile für Zeile wird nacheinander belichtet und ein Bild des Objekts im Speicher aufgebaut, das keinerlei perspektivische Verzerrungen oder inhomogene Beleuchtung aufweist. Voraussetzung für den Einsatz des Zeilenmodus ist Bewegung: entweder bewegt sich das zu prüfende Material (bspw. auf einem Fließband) oder die Kamera selbst, wodurch ein Taktgeber erforderlich wird.

 Histogramm in der IDS Software Suite (Bild: IDS Imaging Development Systems GmbH)

Histogramm in der IDS Software Suite (Bild: IDS Imaging Development Systems GmbH)


„Neben der Endlosbahninspektion sind generell Prüf-, Mess- und Sortieraufgaben mit sich schnell bewegenden Objekten typische Einsatzbereiche klassischer Zeilenkameras. Ebenso wie die Inspektion von runden Objekten wie Holz oder Weinkorken“, erklärt Patrick Schick, Produktmanager bei IDS. Zeilenkameras basieren auf Bildsensoren mit einer einzigen lichtempfindlichen Zeile, um Objekte auf diese Art zu scannen. Die spezielle Zeilenkamera ist keineswegs nur die abgespeckte Variante einer Flächenkamera, denn ihre einzige lichtempfindliche Zeile arbeitet in der Regel mit einer viel höheren Auflösung. Die Qualität der Analysedaten ist damit pro Zeile bedeutend höher. Ungeachtet dieser gesteigerten Datenmenge pro Zeile können hohe Zeilengeschwindigkeiten erreicht werden. Dazu wird die Zeile an mehreren Stellen gleichzeitig über parallele Datenkanäle ausgelesen. Zeilenanwendungen mit extremen Anforderungen an Datenmenge und Geschwindigkeit wie bei der Endlosbahninspektion erfordern deshalb nahezu ausschließlich den Einsatz dieser optimierten Zeilenkameras.
 IDS verwandelt mit seinem softwareseitigen Zeilenmodus eine Flächenkamera in eine Zeilenkamera und bietet somit eine kostengünstige Lösung für viele klassische Zeilenkamera-Anwendungen. (Bild: IDS Imaging Development Systems GmbH)

IDS verwandelt mit seinem softwareseitigen Zeilenmodus eine Flächenkamera in eine Zeilenkamera und bietet somit eine kostengünstige Lösung für viele klassische Zeilenkamera-Anwendungen. (Bild: IDS Imaging Development Systems GmbH)

Softwareseitiger Zeilenmodus

Allerdings ist ein Einsatz – je nach Anwendungen – oft nicht notwendig. IDS verwandelt mit seinem softwareseitigen Zeilenmodus eine Flächenkamera in eine Zeilenkamera und bietet somit eine kostengünstige Lösung für viele klassische Zeilenkamera-Anwendungen. „Kunden, die mit Flächenkameras arbeiten, sind sich oft nicht bewusst, welche Vorteile ein Zeilenmodus bietet“, so Schick. „Wir zeigen ihnen die Vorteile aus beiden Welten. Zusätzlich unterstützen wir unsere Kunden, indem wir ihnen wie gewohnt fertige Flächenbilder ausliefern, welche im Zeilenmodus aufgenommen wurden. Der Kunde legt seine Einstellungen fest und wir liefern über unsere Software verzerrungsfreie Bilder.“ Damit bleibt der Umgang mit Bilddaten so einfach wie mit einer Flächenkamera. Mit der Software Suite können Anwender für bestimmte GigE- und USB3.0-Kameramodelle den Zeilenmodus über die Softwarefunktion Vertical AOI Merge Mode´ aktivieren. So können sie die Flächenkamera wie eine Zeilenkamera verwenden. Um das Verhalten möglichst exakt nachzubilden, gibt es neben dem klassischen Trigger für den Bildeinzug auch die Möglichkeit, jede einzelne Zeile zu triggern. So lassen sich Schwankungen in der Bandgeschwindigkeit ausgleichen.

Die passende Hardware

Zur optimalen Verwendung des Zeilenmodus empfiehlt IDS das Industriekameramodell UI-3370CP mit dem 4,2MP CMOS-Sensor CMV4000 von Cmosis. Damit lassen sich kostenintensive Zeilenkameras in vielen Anwendungsbereichen durch eine günstigere Flächenkamera ersetzen. In Kombination mit der USB3.0-Schnittstelle erreicht der Sensor 80fps in voller Auflösung. Bei Verwendung des Zeilenmodus erfasst die Industriekamera Bilder mit 9,4kHz. Zudem kann die Flächenkamera gerade beim Einrichten der Anwendung ihre Vorteile ausspielen. Ist die präzise Einstellung einer Zeilenkamera aufgrund des fehlenden Flächenbildes nicht unbedingt einfach, so lässt sich damit das Sichtfeld der Flächenkamera wunderbar fokussieren. Mittels der Nutzeroberfläche geschieht die Einrichtung des Zeilenmodus. Über das Histogramm wird die Zeile mit der gleichmäßigsten Helligkeitsverteilung festgelegt und auf den Zeilenmodus umgeschaltet. Alle Parameter können dann in einer Kamera-Konfigurationsdatei gespeichert werden. Das vermeidet unnötigen Programmieraufwand und liefert reproduzierbare Ergebnisse.

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Bild: IDS Imaging Development Systems GmbH


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