FAQ

ALEOS Zeilenkameras

Für welche Art von Applikationen/Aufgaben eignen sich Zeilenkameras? Flächenkameras können ein sequentielles Bild aufnehmen. Bei einer hohen Auflösung bzw. bei großen Gegenständen müssen die Bilder im Rechner anschließend zu einem großen Gesamtbild zusammengefügt werden. Zeilenkameras haben einen kontinuierlichen Bildeinzug. Zur Generierung eines Bildes muss deshalb die Kamera oder das zu scannende Objekt in Bewegung sein. Bilder können quasi unendlich lang aufgenommen werden. Zeilenkameras eignen sich somit ideal für Applikationen, bei denen hohe Auflösungen und schnelle Scanngeschwindigkeiten erforderlich sind.

Was versteht man unter einem trilinearen CCD-Kamerasensor? Trilineare Zeilenkameras sind durch einen CCD-Zeilensensor mit 3 räumlich getrennten Fotodiodenzeilen charakterisiert, jeweils mit R-, G- und B-Empfindlichkeit. Diese 3 Sensorzeilen tasten abwechselnd einen Bildpunkt ab, bevor dieser generiert wird. Auf diese Weise erhält man „echte“ Farb-Pixel und somit wesentlich mehr Bildinformationen als bei Kameras, die mit Interpolation arbeiten. Trilineare Zeilenkameras liefern damit Ergebnisse in einer Farbqualität wie Prismenkameras, jedoch zu einem wesentlich attraktiveren Preis.

Welche Auflösungen bieten die Aleos Farbzeilenkameras? Die Aleos Kamera-Familie besteht aus 4 Mitgliedern, welche mit unterschiedlichen Auflösungen und maximalen Scanngeschwindigkeiten / Zeilenfrequenzen erhältlich sind: • Aleos 1024 Pixel: 41.5 kHz • Aleos 2048 Pixel: 24.3 kHz • Aleos 4096 Pixel: 13.3 kHz • Aleos 7300 Pixel: 7.7 kHz Auf Wunsch können unterschiedlichste Sensorauflösungen bis 7300 Pixel als Sonderlösung angeboten werden. Dies ist einzigartig und bietet Ihnen ganz neue Möglichkeiten zur Lösung Ihrer Applikationsaufgabe.

Welche Sonderauflösungen sind möglich? Folgendes Diagramm zeigt die Auflösungen in Abhängigkeit von der Zeilenfrequenz:

Wie groß ist die maximale Datenrate? Es werden 60 MB/s pro Farbkanal und damit 180MB/s insgesamt an den PC bzw. an den Framegrabber übermittelt. Aufgrund der sehr großen Datenmenge, die verarbeitet werden muss, haben Aleos-Kameras eine Cameralink-Schnittstelle. Für jeden Farbkanal steht eine 8 Bit Farbtiefe zur Verfügung - insgesamt also eine 24 Bit Farbtiefe (3*8 Bit),d.h. 16.7 Mio Farbtöne.

Wie werden die Bildinformationen an meinen PC übertragen? Die Bildinformationen werden über eine Cameralink V1.1 Base Schnittstelle an den Framegrabber übertragen.

Wie werden die Kameraparameter eingestellt? Über die Parametriersoftware „CST“ (Control Software Tool), die zum Lieferumfang der Aleos-Kameras gehört.

Kann ich die Bildaufnahmen über die „CST“-Software anzeigen lassen? Nein, die „CST“-Software ist eine Kamera-Parametriersoftware. Um Bildaufnahmen live anschauen zu können, benötigen Sie einen Framegrabber bzw. dessen Bildaufnahme-Software.

Kann ich mit der Aleos Kamera auch monochrome Bilder aufnehmen? Ja, die Aleos Kamera bietet auch die Möglichkeit monochrom Bilder auszugeben.

Kann ich auf meinem PC live Bilder anschauen? Ja, mit Bildgenerierungssoftware des Framegrabbers, die im Lieferumfang enthalten ist.

Benötige ich für meine Aleos Kamera einen Framegrabber? Ja, aufgrund der großen Datenmenge wird ein Framegrabber (Bilderfassungskarte) benötigt. Dieser wird einfach am PC in einem PCI-Slot eingesteckt.

Welche Objektivgruppen können verwendet werden? Die Aufnahme von Objektiven wird mit modularen Objektiv-Adaptern realisiert. Folgende Objektivgruppen bzw. Objektivadapter sind bei den Aleos-Kameras Standard und bei uns erhältlich: • Adapter C-Mount • Adapter F-Mount • Adapter M39x1 • Adapter M42x1 • Adapter M72x0.75

Gibt es für die Aleos-Kameras Distanzringe / Tuben, um den Arbeitsabstand variieren zu können? Zur Realisierung größerer Brennweiten bzw. von größeren Arbeitsabständen gibt es passend dazu Verlängerungen zwischen der Kamera (Objektiv-Referenz-Fläche) und den Objektiv-Adapter, so genannte Tuben oder Distanzringe. Diese sind modular in 20mm Schritten definiert: • Tubus 20mm • Tubus 40mm • Tubus 60mm • Tubus 80mm • Tubus 100mm Durch dieses System kann die optische Abbildung in weiten Grenzen variiert werden.

Wie kann die Aleos-Kamera an eine Anlage montiert werden? Bei der Aleos- Kamera wurde Wert auf eine Integrator freundliche Lösung zur Einbindung in eine Applikationsanlage gelegt. Über Klemmnuten an den Kameragehäuseseiten und diverse Anschraubmöglichkeiten an der Kamera-Vorderseite ist die Einbindung sehr einfach und flexibel.

Wie robust ist die Aleos Kamera? Gerade weil Industriekameras meist rauen Umgebungen ausgesetzt sind, besitzen die Aleos-Kameras ein robustes Metallgehäuse, das rauen Gegebenheiten ohne weiteres Stand hält.

Was ist eine kontinuierliche Weißregelung? Die kontinuierliche Weißregelung hält die Helligkeit und somit die Farben der Bilder über die gesamte Lebensdauer der Beleuchtung hinweg konstant. Hierbei werden Veränderungen der Beleuchtung im Hinblick auf Intensitätsschwankungen, Farbzusammensetzungen und sonstige Umgebungseinflüsse ausgeglichen. Dadurch bleibt der eigentliche Bildeindruck die ganze Beleuchtungs-Lebensdauer konstant. Zur Kompensation dieses Problems besitzen herkömmliche Kameras einen normalen Weißabgleich. Dieser Weißabgleich muss manuell oder evtl. automatisiert als eigenständiger Prozess durchgeführt werden. Dies erfordert jedoch eine Unterbrechung des Prozesses oder manuelles Eingreifen des Bedieners. Je nach Häufigkeit kann dies den Prozessfluss erheblich stören oder bei seltenem Abgleich etwaige Änderungen der Umgebungsbedingungen nicht kontinuierlich ausgleichen. Um diese Probleme zu lösen (Veränderungen der Beleuchtung und regelmäßige Anlagenstopps), wurde für die Aleos-Kameras eine kontinuierliche Weißregelung entwickelt. Hierfür wird außerhalb des eigentlichen Scannbereichs eine Weißreferenz angebracht. Während den Bildaufnahmen vergleicht die Kamera kontinuierlich die Helligkeit der Beleuchtung. Nun können Helligkeitsveränderungen bzw. Veränderungen der Beleuchtung festgestellt werden und dann intern durch die Kamera kompensiert werden. Dadurch wird eine kontinuierliche (Echtzeit) Regelung ermöglicht.

Wie werden Zeilenversätze kompensiert? Zeilenversätze werden durch eine Sub-Pixel-Korrektur kompensiert. Eine Zeilenkamera besitzt für jeden Bildpunkt 3 Sensoren (RGB), welche rein physikalisch an unterschiedlichen Orten angeordnet sind. Um diese deckungsgleich im Bild zu bekommen, werden die Bildinformationen der einzelnen Farbkanäle zeitversetzt (mit einem Lineshift) übereinander gelegt. Bei leicht veränderlicher Transportgeschwindigkeit oder variablen Bahngeschwindigkeiten muss dies entsprechend intelligent angepasst werden. Hierbei kann die tastsächliche Bahngeschwindigkeit über einen Encoder / Inkrementalgeber direkt in die Kamera übermittelt und die Korrektur automatisch intern durchgeführt werden. Herkömmliche Kameras lösen dieses Problem durch integerbasierte Verschiebungen. Aufgrund der integerbasierten Korrektur können die Farbränder aber nicht immer zufrieden stellend korrigiert werden. Im Vergleich dazu arbeitet die innovative Regelung bei den Aleos-Kameras über die Sub-Pixel-Korrektur wesentlich genauer.

Was versteht man unter einem „Intelligenten Digital Shutter“? Der Intelligent Digital Shutter kompensiert Farbränder durch Zeilenverzögerungen. Durch unterschiedliche Prozessbedingungen kommt es zu Variationen in der Transportgeschwindigkeit. Unterschiedliche Geschwindigkeiten wiederum bedingen eine unterschiedliche Belichtungszeit, um die Bildauflösung und Helligkeit konstant zu halten (eine variable Geschwindigkeit soll keine Auswirkungen auf das Bild haben). Dadurch kommt es zu unterschiedlich langen Zeilenzeiten und somit auch zu unterschiedlich langen Integrationszeiten. Da die Ausgangsspannung des CCD bei konstanter Beleuchtung aber proportional zur Integrationszeit ist, machen sich längere Integrationszeiten durch hellere und kürzere Integrationszeiten durch dunklere Zeilen im Bild bemerkbar. Bei einer kurz absinkenden Bahngeschwindigkeit etwa wird die Belichtungszeit zu lang. Die daraus resultierende Lichtstärke ist kurzzeitig zu groß und die Bildaufnahmen werden in diesem Fall zu hell. Um dieses Problem zu beheben, schließen herkömmliche Kameras den Shutter, was die Kamera kurzzeitig ‚blind’ macht – wichtige Informationen bzw. Mängel an den Prüflingen können in dieser Zeit übersehen werden. Die Aleos- Kamera arbeit zur Lösung dieses Problems mit einem einzigartigen „Intelligent Digital Shutter“. Dieser „schließt nicht die Augen“, sondern nimmt kontinuierlich ein Bild auf und verarbeitet entsprechend die gewonnenen Bildinformationen. Das aus der Kamera ausgegebene Bild beinhaltet somit alle vorhandenen Informationen, ohne „blinde Stellen“.

Können mit dem Intelligenten Digital Shutter so genannte Blooming-Effekte auftreten? Nein. Kameras mit „klassischem“ Shutter zeigen in manchen Fällen nach Belichtungsende einen Übersprecheffekt zwischen den einzelnen Pixeln („Blooming“) im Encoderbetrieb. Dieser Effekt wird durch den digitalen Shutter vermieden.

Wie funktioniert eine intelligente Kamerasteuerung durch eine FPGA basierte Bildvorverarbeitung? Aufgrund eines FPGA (Field Programmable Gate Array) findet eine Echtzeit-Daten(Bild)-Vorverarbeitung auf der Kamera statt (die so genannte FPGA basierte Bildvorverarbeitung). Der Vorteil liegt darin, dass eine größere Datenmenge schon im Vorfeld verarbeit wird (sonst erst über Framegrabber). Auf diese Weise können höhere Scanngeschwindigkeiten gefahren werden bzw. mehr Bildinformationen im Vergleich zu herkömmlichen Systemen in der gleichen Zeit gewonnen und verarbeitet werden. Diese große Datenmenge wäre sonst nicht zu bewältigen bzw. würde zu enorm großem Rechenaufwand führen. Kameras, die ähnlich große Datenmengen verarbeiten müssen, benötigen spezielle Hardware – was entsprechende Kosten mit sich bringt. Zudem kann man der Kamera mitteilen, welche Bilder für die Auswertung relevant sind. Das heißt, es werden auf der FPGA nur relevante Bildaufnahmen/-teile verarbeitet und an den PC übermittelt. Die unwichtigen Bildaufnahmen/-teile werden kameraintern verworfen. Die Übertragungsdaten bei der Bildverarbeitung werden somit frühzeitig minimiert.

Was versteht man unter interner 10Bit AD-Wandlung pro Kanal? Bei der Aleos Kamera werden pro Farbkanal 10 Bit Farbinformationen gewonnen (2^10=1024 Farbtöne). Die Bildinformationen werden dann als 8 Bit Farbinformationen pro Farbkanal ausgegeben.

Welchen Vorteil bietet die Shading- / Offsetkorrektur? Die Shading- oder Offsetkorrektur ist für den Ausgleich der Umgebungsbedingungen und spektralen Eigenschaften einer Beleuchtung zuständig und sorgt für einen homogenen Helligkeitseindruck im Bild. Beleuchtungsverläufe, Randabfälle durch die Optik (Vignettierung) und vor allem ungleiche Helligkeitsempfindlichkeiten von Pixel werden kompensiert.

Was versteht man unter einer Gammakorrektur? Das Helligkeitsempfinden des menschlichen Auges ist nichtlinear, d.h. das Auge reagiert beim Anstieg auf eine doppelte Helligkeit im physikalischen Sinne nicht zwangsläufig mit einer Verdopplung der Helligkeitsempfindung. Ein CCD-Sensor hingegen ist durch ein lineares Helligkeitsempfinden gekennzeichnet. Um dies zu kompensieren, verwendet man eine Gammakorrektur. Nur die mittleren Helligkeitswerte der Bildaufnahmen werden angehoben bzw. gesenkt. Der hellste und dunkelste Wert bleibt bestehen.

Wann benötige ich einen Inkrementalgeber? Wenn eine konstante Prozessgeschwindigkeit nicht garantiert werden kann. Dies ist der Fall, wenn die Scanngeschwindigkeit / Zeilenfrequenz und die Geschwindigkeit des sich bewegenden Objekts oder der sich bewegenden Kamera nicht gleichmäßig verlaufen. Als Folge würden gestauchte oder gestreckte Bilder entstehen. Inkrementalgeber sind in der Regel an den Framegrabber gekoppelt. Bei einer konstanten Prozessgeschwindigkeit kann auf einen Inkrementalgeber verzichtet werden.

Welchen Vorteil bringt der vorhandene Inkrementgeberanschluss an der Aleos Kamera? Der Vorteil besteht darin, dass der Encoder / Inkrementalgeber nicht über den Framegrabber angeschlossen werden muss. Dies erlaubt ein einfacheres Handling beim Anschluss und man hat keinen Programmieraufwand, als wenn man den Inkrementalgeber an den Framegrabber anschließen würde.

Wie kann ich meine Objekte überprüfen? Funktioniert dies mit der „CST“ Software oder anhand der Bildaufnahme-Software des Framegrabbers? Nein, hierzu benötigen Sie eine spezielle Software. Solch eine Software wird von spezialisierten Herstellern angeboten.

Welche Einstellungen werden bei der Kamerakalibrierung (z.B. Schwarzabgleich) werkseitig vorgenommen? Um eine schnelle Inbetriebenahme zu gewährleisten, ist ein Standard-Setting bei der Auslieferung der Kamera voreingestellt. Dies gilt auch für den Schwarzabgleich (Offset-Korrektur). Die Einstellungen können jederzeit über das CST geändert werden. Darüber hinaus wird für jedes Kameramodell ein DCF-FIle (Digitizer Configuration Format) mit dem Aleos-Viewer mitgeliefert. Die DCFs sind ausschließlich für Matrox Solios und Helios Framegrabber geeignet. Die DCFs erscheinen im Programmverzeichnis nach der Installation des Aleos-Viewers.

Welche maximale Arbeitstemperatur / Temperaturbelastung ist für FPGA und Gehäuse zulässig? Die maximale Gehäusetemperatur darf auf der Rückseite 55 Grad betragen. Diese Temperatur ist abhängig von der FPGA-Rechenbelastung, der Umgebungstemperatur und den Lüftungsbedingungen. Bei einer Umgebungstemperatur von 45 Grad ohne zusätzliche Luftführung durch einen Lüfter und maximaler FPGA-Belastung stellt sich eine Gehäusetemperatur von 55 Grad ein. Zur Überprüfung kann im CST-Tool die FPGA Temperatur eingesehen werden. Die maximale Umgebungstemperatur ist abhängig von Lüftungsbedingungen und Applikation (Rechenbelastung), 45 Grad möglich (minimal), mehr in Abhängigkeit von der Anordnung.