Was ist eine Machine Vision Camera?
Eine Machine Vision Camera, auch Industriekamera genannt, ist wichtiger Bestandteil eines 2D-Bildverarbeitungssystems. Ihre Hauptfunktion besteht darin, Bilder aufzunehmen, die anschließend durch eine Kombination aus Hardware und Software verarbeitet werden. Die gewonnenen Informationen werden für verschiedene Anwendungen aufbereitet.
Ein typisches Beispiel für eine Bildverarbeitungsanwendung in einem Fertigungssystem ist die Qualitätskontrolle, Anwesenheitskontrolle und Vollständigkeitskontrolle. Hierbei wird ein bestimmtes Merkmal eines Teils analysiert, das auf einem Fließband produziert wird. So kann überprüft werden, ob das Teil den Qualitätskriterien entspricht oder gegebenenfalls aussortiert werden muss.
Hauptkomponenten von 2D-Bildverarbeitungssystemen
Objektiv
Zusammen mit der Kamera und der Beleuchtung sind Objektive maßgeblich entscheidend für die Qualität der Aufnahmen. Objektive ermöglichen eine präzise Abbildung, was nicht nur die Analyse feinster Strukturen erleichtert. Die Auswahl des richtigen und hochwertigen Objektives kann die Erkennung als auch Verarbeitungszeit optimieren.
Machine Vision Camera
Die Industriekamera ist das Herzstück des Bildverarbeitungssystems. Sie spielt eine zentrale Rolle in der modernen Fertigungs- und Prozessautomatisierung, indem sie Bilder erfasst und an den Controller bzw. an die Software zur Auswertung weiterleitet.
Der Unterschied zwischen Machine Vision Cameras und Smart Cameras
Machine Vision Cameras
Bildauswertung erfolgt über den Machine Vision Controller und die Bildverarbeitungssoftware
Anschluss mehrerer Kameras an einen einzigen Machine Vision Controller möglich
Schnellere Prozesszeiten durch hohe Rechenleistung des Machine Vision Controllers
Für Inspektionsaufgaben mit sehr hoher Auflösung geeignet
Kompakte Kamerabauform
Einsatzmöglichkeiten von Machine Vision Cameras
Positionskontrolle
Positionierung Robotik
Teilevermessung
Qualitätskontrolle
Anwesenheitskontrolle
Prozessüberwachung
Code Reading
Zuverlässige Lösung für branchenübergreifende Anwendungen
Automobilindustrie
Qualitätsinspektion von Pkw-Innentüren
Qualitätsinspektion von Motorblöcken
Positionserkennung für automatisiertes Verschrauben
Elektroindustrie
Lagekontrolle von Platinen
Kontrolle der Ausrichtung von Bauteilen
Inspektion von Steckverbindern und Kabeln
Verpackungsindustrie
Überprüfung von Verpackungen auf Beschädigungen, Verschmutzungen oder fehlende Etiketten
Labelkontrolle von Verpackungen
Mindesthaltbarkeitsprüfung auf PET-Flaschen
Lebensmittelindustrie
Ausrichtung von Getränkedosen
Labelkontrolle an Verpackungen
Inspektion von Tethered Caps
Das ist der Unterschied zwischen Flächen- und Zeilenkameras
Zeilenkameras
| Bilderfassung erfolgt zeilenweise (Bewegung ist notwendig, um das Objekt zu erfassen) |
| Bildqualität abhängig von der Bewegung und Bildaufnahmezeitpunkt |
| Ideal für Anwendungen mit bewegten Objekten und Endlosmaterialien |
| Hohe Geschwindigkeit |
Funktionsweise von CMOS-Sensoren mit Global oder Rolling Shutter
Bei CMOS-Bildsensoren gibt es zwei Belichtungsverfahren, welche steuern, wie ein Bild aufgenommen und ausgelesen wird. Diese Verfahren bestimmen die Belichtungszeit und somit die Lichtmenge, die im Kamerasensor in Elektronen umgewandelt als Wert ausgegeben wird. Man unterscheidet zwischen Global Shutter und Rolling Shutter:
Global Shutter
| Gesamte Bildfläche wird zeitgleich belichtet |
| Für statische und dynamische Anwendungen |
| Keine Bildverzerrung bei bewegten Objekten |
Rolling Shutter
| Zeilen werden zeitlich versetzt belichtet |
| Für statische Anwendungen |
| Bildverzerrungen bei schnellen Objektbewegungen (Rolling Shutter Effekt) |
| Aufnahme von Standbildern |
Der Rolling Shutter Effekt
Monochrom- oder Farbkamera? Wann verwende ich was?
Tatsächliches Bild
Bildaufnahme mit einer Monochromkamera
Eine Monochromkamera ist in der Lage, die Objekte vom Hintergrund zu unterscheiden.
Bildaufnahme mit einer Farbkamera
Eine Farbkamera ist in der Lage, die Objekte voneinander und vom Hintergrund zu unterscheiden.
In der industriellen Bildverarbeitung unterscheidet man zwischen Monochrom- und Farbkameras. Monochromkameras erfassen Graustufen und konzentrieren sich dabei auf die Helligkeitsunterschiede im Bild. Dadurch sind sie besonders gut für Anwendungen geeignet, die feine Kontraste und Details erfordern wie z. B. bei der Inspektion von Oberflächen oder der Messung von Objekten.
Farbkameras hingegen können Farbinformationen aufnehmen, was ihnen ermöglicht, Oberflächen präziser zu erfassen. Sie analysieren das gesamte Farbspektrum und bieten dadurch eine detailliertere und vielseitigere Bildwiedergabe. Dies macht sie ideal für Anwendungen, bei denen Farbe eine wichtige Rolle spielt, wie z. B. in der Qualitätskontrolle von Produkten, wo Farbunterschiede auf Materialfehler hinweisen können.
Das ist beim Einbau von Machine Vision Cameras zu beachten
Die Schnittstelle von Machine Vision Cameras
Gigabit Ethernet (GigE)
Schnelle Übertragung großer Bilddatenmengen
Einfache Integration dank Protokollstandard
- Mehrere Kameras können in einem Netzwerk betrieben werden
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Machine Vision Camera über ein Kabel mittels PoE (Power over Ethernet) anzuschließen, wodurch sowohl die Stromversorgung als auch die Datenübertragung über einen einzigen Anschluss erfolgen.
Auflösung
Bildfrequenz
Belichtungszeit
Die passende Auflösung für jede Anwendung
| Auflösung | Genauigkeit | Beispiele |
|---|---|---|
| 1,6 MP | Anwendungen, die keine extrem hohe Auflösung erfordern | Optische Zeichenerkennung, Montagekontrolle, Anwesenheitskontrolle |
| 5 MP | Anwendungen, die eine mittlere Detailgenauigkeit erfordern | Inspektionen von Verpackungen |
| 12 MP | Anwendungen, die eine hohe Präzision erfordern | Inspektion feiner mechanischer Teile |
| 24 MP | Anwendungen, die eine sehr hohe Auflösung und Detailgenauigkeit erfordern | Prüfung von Leiterplatten auf fehlerhafte Bauteile |
