Zeilenkameras lassen sich unabhängig von der Breite der zu inspizierenden Oberfläche einsetzen. Das ist möglich mit dem Zusammenspiel von Framegrabbern und mehreren zusammengeschalteten Kameras. In die Bildverarbeitung wird dann ein großes, zusammenhängendes Bild geschickt.

Inspektionen mit Zeilensensoren sind in gewisser Weise eine Nische innerhalb des Machine-Vision-Marktes. Zeilensensoren kommen zum Einsatz, wenn ein sehr hochauflösendes Bild benötigt wird, um die Oberfläche von großen, sich bewegenden, flachen Objekten wie Papier, Laminaten, Kunststofffolien, Textilien, Folien, Glas, Stahl oder auch Leiterplatten zu inspizieren. Der Aufbau von Inspektionssystemen mit Zeilensensoren erfordert ein spezielles Know-how, da das im Gegensatz zur Flächenbilderfassung eine enge Kopplung zwischen der Erfassungsrate des Sensors (das heißt der Zeilenrate) und der Bewegung des Objekts erfordert.

Zeilenkameras lassen sich unabhängig von der Breite der zu inspizierenden Oberfläche einsetzen. Das ist möglich mit dem Zusammenspiel von Framegrabbern und mehreren zusammengeschalteten Kameras. In die Bildverarbeitung wird dann ein großes, zusammenhängendes Bild geschickt.

Inspektionen mit Zeilensensoren sind in gewisser Weise eine Nische innerhalb des Machine-Vision-Marktes. Zeilensensoren kommen zum Einsatz, wenn ein sehr hochauflösendes Bild benötigt wird, um die Oberfläche von großen, sich bewegenden, flachen Objekten wie Papier, Laminaten, Kunststofffolien, Textilien, Folien, Glas, Stahl oder auch Leiterplatten zu inspizieren. Der Aufbau von Inspektionssystemen mit Zeilensensoren erfordert ein spezielles Know-how, da das im Gegensatz zur Flächenbilderfassung eine enge Kopplung zwischen der Erfassungsrate des Sensors (das heißt der Zeilenrate) und der Bewegung des Objekts erfordert.

Contact-Image-Sensoren in Verbindung mit Framegrabbern

„Contact-Image-Sensoren (CIS), wie sie von Mitsubishi Electric angeboten werden, haben eindeutige Vorteile gegenüber herkömmlichen Zeilenkameras“, so Marc Damhaut, CEO von Euresys. Sie werden sehr dicht am Objekt aufgestellt, das inspiziert werden soll, und sind eine gute Lösung, wenn nur wenig Platz um das Objekt verfügbar ist. Sie bieten eine telezentrische Ansicht der zu inspizierenden Oberfläche ohne Verzerrung und ohne Lichtunregelmäßigkeiten. Daher entstehen 1:1-Bilder mit genauer Darstellung der Oberfläche. Darüber hinaus sind Contact-Image-Sensoren Komplettlösungen, in denen der Sensor, die Beleuchtung und die Optiken in einem einzigen Gerät integriert sind. Das Gerät selbst ist auch vorkalibriert erhältlich. Daraus ergibt sich ein authentisches und unverzerrtes Bild. Die Basis für eine gute Bildanalyse.

Euresys hat viel Erfahrung mit Zeilenscananwendungen. Die Camera Link- und CoaXPress-Framegrabber von Euresys bieten alle Funktionen, die zur Steuerung von Zeilensensoren, einschließlich Contact-Image-Sensoren, erforderlich sind. Die Framegrabber verfügen über universelle I/O-Schnittstellen für Quadratur-Bewegungsencoder mit elektrischen Schnittstellen und programmierbaren Rauschfiltern. Außerdem ermöglichen Tools wie der Rate Divider und der Rate Converter, die in Framegrabbern von Euresys verfügbar sind, das genaue Steuern der Synchronisa­tion zwischen der Bewegung des Objekts und der Zeilenrate des Sensors, also dem Pixelseitenverhältnis.
Bei kürzlichen gemeinsamen Anwendungen haben Mitsubishi Electric und Euresys erfolgreich kooperiert und konnten gemeinsam die Oberflächeninspektion von großen Objekten optimieren.

Zwei Contact-Image-Sensoren für breite Bahnen

Bei einem der letzten Fälle kamen zwei Camera Link-Contact-Image-Sensoren gleichzeitig zum Einsatz, um breitere Oberflächen zu inspizieren. Die Sensoren werden dabei versetzt mit einer festgelegten Überschneidung angebracht, was eine durchgängige Inspektion über die gesamte Breite des Sichtfelds sicherstellt. Jeder Sensor ist an zwei Grablink Full XR-Framegrabber von Euresys angeschlossen. Die vier Framegrabber können die Bilder unter Berücksichtigung der Überschneidung zusammenfügen und im Speicher des Host-PCs ein einziges Bild erzeugen, das dann inspiziert wird. Dies erfolgt per DMA (Direct Memory Access) ohne Belastung der Host-CPU.

Eine weitere Einschränkung, die mit dem Framegrabber nicht mehr gilt, betrifft den Abstand zwischen den Kameras und dem Host-Computer: Bei derartig großen Produktionsanlagen ist es gängig, dass sich die ­Inspektionsköpfe mehrere Meter vom Host-PC entfernt befinden. Wenn dies der Fall ist, ermöglicht die ECCO+-Technologie (Extended Camera Link Cable Operation) des Grablink Full XR eine zuverlässige Übertragung, die weit über die für den Camera-Link-Standard angegebene maximale Kabellänge hinausgeht.

Ein weiterer Vorteil des Aufbaus ist die Fähigkeit des synchronen Erfassens des Framegrabbers über ein breites Geschwindigkeitsspek­trum entsprechend den Prozessanforderungen – bei diesem Anwendungsfall über zwei Größenordnungen bei Prozessstart und Prozessende und/oder anderen speziellen Prozessen aufgrund von Durchsatzschwankungen. Durch seine hohe Genauigkeit und dem deterministischen Datenaustausch zwischen dem CIS und den Prozesssignalen seitens des Anwenders über GPIO-Schnittstellen lassen sich diese Schwankungen problemlos mit der Lösung von Euresys bewältigen.

CIS-Größe kein limitierender Faktor mehr

Eine effiziente Bilderfassung in Kombination mit den Schnittstellenoptionen von Mitsubishi Electric ermöglicht es Anwendern, ihre Prozesse zu optimieren. Mit dieser nahtlosen Integration von mehreren Kameraausgängen ist die CIS-Größe kein limitierender Faktor mehr für die in einem Durchgang zu inspizierende Oberflächenbreite.
Martin Messy, Director CIS Europe bei Mitsubishi Electric, ergänzt: „Wir wissen die sehr professionelle und kundenorientierte Kooperation bei gemeinsamen Projekten wirklich zu schätzen. Herausragende Technologie und lösungsorientierte Arbeitsmethoden bilden die Grundlage für erfolgreiche Kundenprojekte und letztendlich zufriedene Kunden.“ Damhaut ergänzt abschließend: „Für Euresys hat eine enge Zusammenarbeit mit Marktteilnehmern, wie Kameraherstellern, Maschinenbauern, Integratoren und Anwendern, Priorität, um technisch ausgereifte Hardware und Software entsprechend den speziellen Anforderungen der Machine-Vision-Branche anzubieten“.

Autor
Jean Caron, Vice President Sales & Support EMEA