Zeilensensoren bieten für die berührungslose Prüfung von bewegten Objekten gegenüber Matrixsensoren einzigartige Vorteile. Wir möchten einen Überblick geben, für welche Anwendungen smarte Linescan Kameras geeignet sind. Dies dient Nutzern als Hilfestellung, wie smarte Bildverarbeitungssysteme optimal genutzt werden können.
Besonderes Augenmerk kommt der Inspektion von Endlosmaterialien bzw. der endlosen Prüfung bewegter Objekte zu, da eine kontinuierliche lückenlose Bildaufnahme effizienter erzielt werden kann. Dabei sind es solche Merkmale wie hohe Detektionsgeschwindigkeiten, hohe objektseitige Auflösungen, die Minimierung von Störgrößen auf die Bildqualität, oder einfachere Beleuchtungsmöglichkeiten, die für eine Applikationslösung mit Zeilensensoren sprechen.
Bahninspektion von Film- und Glassubstraten
Inspektionssysteme kommen üblichweise in Blasfolienextrusionsanlagen und Flachfolienextrudern sowie in Konvertierungs- und Beschichtungslinien zum Einsatz. Die Detektion verschiedener Defekte auf kontinuierlichen Materialen, wie z.B. Folien und Filmen, erfordert besondere Beleuchtungseinrichtungen, die aus einer Vielzahl von Beleuchtungen bestehen. Jedwede Kombination von Hellfeld, Dunkelfeld, oder sogar multispektralem Licht kann vonnöten sein, um all Anomalien auf dem Material zu detektieren. Da mehrere Lichtquellen den Auschluss von Licht zur Folge haben können, ist nur eine Lichtquelle pro Linie anzuwenden.
Um jede Position auf der Oberfläche mit allen verschiedenen Beleuchtungen zu erfassen, sollten die eingesetzten Linescan Kameras schnellste Linescan Raten möglichst ohne Jitter unterstützen.
CORSIGHT verfügt über Linescan Sensoren mit Linescan Raten von bis 1 Million Zeilen pro Sekunde. Dies stellt eine quasi Jitter-freie Bildaufnahme sicher. Darüber hinaus bietet CORSIGHT die geeignete Hardware um Bilddaten in Echtzeit zu verarbeiten, z.B. um 2D Filter “on the fly” im Kamera-internen FPGA zu berechnen, sogar bevor die Daten für eine Aswertung durch die CPU bereitstehen.
Positionsvermessung / Bahnsteuerung
Die CORSIGHT Linescan Smart Kamera erfasst beide Kantenpositionen und kalkuliert die aktuelle Ist-Position im Millisekunden Takt. Die Ist-Position des Liniarantrieb wird mittels einem Encodersignal über die digitalen E/A der CORSIGHT erfasst. Die Bildverarbeitungs-applikation auf der CORSIGHT errechnet nun durch einen Soll-Ist Vergleich die neue Sollposition und bewegt den Linearantrieb mit digitalen Steuersignalen entsprechend. Somit ist ein geschlossener Regelkreis implementiert, um die Toleranzen der Bahnware einzuhalten.
Eine CORSIGHT All-in-One Lösung kann für verschiedenste Applikationen eingesetzt werden. Zum Beispiel, wenn zwei oder mehrere Bahnen aufeinander kaschiert werden müssen.
Es ist eine einfache Positionserfassung für das Zuführen von Bearbeitungswerkzeugen wie Schneidevor-richtungen möglich oder eine Kanten-positionsregelung wie eine Wickelbock-steuerung.
In der CORSIGHT arbeitet ein Intel Atom E3940, Quad Core 1.60GHz wahlweise mit Linux oder Windows 10 Embedded. Es stehen unterschiedlichste Bildsensoren von Matriyscan über High Speed Sensoren bis hin zu Linescan Sensoren zur Verfügung. Als Schnittstellenoptionen sind Gigabit Ethernet, USB, RS232, Displayport, Bluetooth und wifi erhältlich. Es können eine Vielzahl von Bildverarbeitungsbibliotheken genutzt werden. Auch sind kundenspezifische Algorithmen implementierbar. Das Open Camera Concept von NET ermöglicht es Kunden auch die Ressourcen des integrierten FPGA frei zu nutzen.
Vorteile von Linescan
- Auflösung und Kosten: In dem oberen Beispiel ist eine 4K Zeilenkamera im Vergleich zu einer 16 MP Flächenkamera mit Global Shutter ungefähr halb so günstig.
- 100% Inspektion: Im Gegensatz zu Flächenkameras sind spezielle Shutter und Bild Stitching Techniken nicht erforderlich, um ein kontinuierliches Bild der Objektoberfläche zu erhalten. Es gibt keine Lücken, Überlappungen und Schlieren im aufgenommenen Bild.
- Beleuchtung: Da nur eine Zeile Pixel des Objekts beleuchtet werden muss, ist eine homogene Ausleuchtung viel leichter zu erzielen, als mit einer Flächenkamera.
Sortierung von schnellen und kleinen Objekten
NET bietet CORSIGHT als Smart Vision System mit integrierten Linescan Sensoren (2 und 4 K) und Linescan Funktionalität mit den Flächensensoren an. Die 3iCube und iCube USB Kameras aowie die GigEPRO Kameras bieten Linescan Funktionalität mit den Flächensensoren an.
In Sortieranlagen erfolgt eine vollautomatische Hochgeschwindigkeits-prüfung der Objekte im Hinblick auf Dimensionen und Oberflächenbeschaffenheit. Jedes Smart Vision System arbeitet autark an einem Teilbereich und trifft die Entscheidung für die eigentliche Sortieraufgabe direkt und in Echtzeit.
Anschließend werden die Daten an einen Hauptrechner für statistische Zwecke übermittelt. Je nach Aufgabenstellung kann die Dimension eines Objektes im freien Fall auch ohne zusätzliche Geschwindigkeits-angabe berechnet werden.
Die kompakte All-in-One Bildverarbeitungslösung steht für höchste Sortiereffizienz am „Ort des Geschehens“. Die klassische Lösung mit Bildübergabe über schnelle und komplexe Schnittstellen wie Cameralink oder 10 GigE wird somit vermieden. Sämtliche Rechenresourcen bis hin zum FPGA sind in der Kundenapplikation mithilfe des Open Camera Concept nutzbar.
5 Pro-Argumente für Smart Linescan vs. Smart Matrixscan
- Auflösung: höhere Auflösungen mit 1k bis 4k Sensoren erzielbar
- Geschwindigkeit: bis zu 1 Million Linie pro Sekunde
- Komponenten: homogene Ausleuchtung einer Fläche vs. einer schmalen Zeilenbelechtung
- Sensorgröße: Standard CCTV- und C-Mount Objektive möglich
- Architektur:
– integrierter FPGA: kein externer Frame Grabber / Video Ausgang
– integrierter Inkremental Encoder: keine zusätzliche Gearbox oder Trigger Generator notwendig
