Dalsa ist einer der führenden Hersteller von Kameras für alle industriellen, wissenschaftlichen und medizinischen Anwendungen in der Bildverarbeitung. Die Flächenkameras in monochrom und Farbe bieten Auflösungen bis 11 MegaPixel, Frameraten bis zu 150 Bilder/s und einen Dynamikumfang bis 14 Bit.

Das Dalsa Produktspektrum an Zeilenkameras gehört zu den größten im Markt – zwei neue Modelle werden jetzt auf der Vision 2005 vorgestellt. Piranha3 und Piranha- HS erreichen mit komplett neu entwickelten Zeilensensoren höchste Auflösungen und Geschwindigkeit bei gleichzeitig maximaler Empfindlichkeit. Die Piranha3 Kameraserie bietet 8.192 bzw. 12.288 Pixel/Zeile und maximale Zeilenraten von 33 kHz bzw. 23 kHz. Die äußerst lichtempfindlichen Piranha-HS (HS = High Sensitivity) – Kameras umfassen die Auflösungen 2.048, 4.096 und 8.192 Pixel/Zeile bei Geschwindigkeiten bis zu 68kHz.

Bis zu 12k Auflösung

Auflösungen von 8.192 bzw. 12.288 Pixel/Zeile und maximale Zeilenraten von 33kHz bzw. 23kHz eröffnen neue Möglichkeiten bei allen Anwendungen, die höchste Detailtreue bei gleichzeitig hohem Datendurchsatz erfordern. Die neuen Zeilensensoren der Piranha3 Serie haben eine Größe von 7 μm x 7 μm (8k Version) bzw. 5 μm x 5 μm (12k Version) und bieten 100 % Fill-Faktor sowie 100x Antiblooming. Mit der Piranha3 wurde die bekannte Piranha2-Zeilenkamera kontinuierlich verbessert. Die Empfindlichkeit ist nochmals um bis zu 50 % gesteigert. Die maximale Zeilenfrequenz liegt für den 8k-Sensor bei 33,7 kHz (P2: 18 kHz). Auch die kamerainterne Flat-Field-Correction (zur Kompensation von Inhomogenitäten der Beleuchtung, des Objektivs und des Sensors) erfolgt jetzt deutlich genauer und darüber hinaus auch schneller. Die 320 MHz Datendurchsatz werden über CameraLink Full oder CameraLink Medium ausgegeben. Die möglichen Datenformate sind 8x8bit@40MHz (Full), 4x8bit@80MHz und 4x12bit@80MHz (jeweils Medium).

TDI für maximale Empfindlichkeit

Einer der wichtigsten und oft auch kritischsten Punkte beim Aufbau eines Zeilenkamerasystems ist es, für die ausreichende Beleuchtung des Prüfobjektes zu sorgen. Zeilensensoren sind empfindlicher als Flächensensoren, und mit fortschreitender Entwicklung der Sensoren wird auch die Empfindlichkeit immer weiter gesteigert (Tabelle).

Mit Zeilenkameras werden allerdings Frequenzen gefahren, die ein Vielfaches über denen bei Flächenkameraanwendungen liegen – die Konsequenz: Es steht viel weniger Zeit zur Belichtung des Sensors zur Verfügung.

Um die Empfindlichkeit einer Zeilenkamera signifikant zu steigern, muss man auf eine spezielle Technologie zurückgreifen: TDI. TDI steht für „Time Delay and Integration“ und ist ein spezieller Aufnahme- und Akkumulationsmechanismus, der zu einer deutlich verbesserten Empfindlichkeit gegenüber klassischen Zeilenkameras führt. Das wesentliche Konzept von TDI besteht darin, das gleiche Objekt mehrfach auf dem TDI-Sensor zu belichten und so die effektive Belichtungszeit zu verlängern.

Der Ablauf dieser Mehrfachbelichtung ist wie folgt: Das Objekt wird in TDI-Stage 1 abgebildet und generiert dort das Ladungsbild (also Elektronen in jedem CCD-Element). Dann wird diese Ladung in TDI-Stage 2 transportiert. Hier findet erneut eine Belichtung desselben Objekts statt. Dieser Prozess des Belichtens und des anschließenden Ladungstransports wird so lange wiederholt, bis alle TDI-Stages durchlaufen sind und das Ausleseregister erreicht ist. Im Ausleseregister sind dann alle Einzelbelichtungen aufaddiert (vgl. Abb.1).

Piranha-HS mit TDI-Technologie

TDI selbst existiert seit über 20 Jahren, und Dalsa ist seither der führende Anbieter dieser Technologie. Dalsa erweitert dieses Jahr die Kameraserie Piranha-HS um drei neue Modelle mit Auflösungen von 4.096 Pixel/Zeile bei 36 kHz und 8192 Pixel/Zeile bei 36 kHz bzw. 68 kHz. 96 schaltbare TDI-Stages sorgen für eine Empfindlichkeit, die beim etwa 30fachen einer Piranha3-Zeilenkamera liegt. Die neuen TDI-Sensoren unterstützen den Vorwärts-/Rückwärts-Betrieb (die Scan- Richtung ist also umkehrbar) und die Spiegelung einzelner Taps oder der gesamten Zeile. Als Highlight ist ein Area- Scan-Modus (Betrieb als Flächenkamera mit 8.192 x 96 Pixel Auflösung) implementiert. Abb. 2 zeigt das Schema eines neuen TDI-Sensors mit 4096 Pixel/Zeile.

Kamera-Setup – einfach und schnell

Wie bei Dalsa üblich, lassen sich alle neuen Zeilenkameras einfach programmieren. Zu den Einstellmöglichkeiten zählen automatische Flat-Field Correction, Gain (-10 dB bis +10 dB), Offset, Exposure- Control und Testmuster. Die Datenausgabe erfolgt für die Piranha3 und Piranha-HS mit 8 bzw. 12 Bit in Camera-Link-Medium oder CameraLink-Full Konfiguration. Über den weit verbreiteten M72 Objektivanschluss kann eine Vielzahl unterschiedlicher Objektive bekannter Hersteller wie Schneider-Kreuznach, Linos u.a. adaptiert werden.

Variable Einsatzmöglichkeiten

Die hohen Geschwindigkeiten, Auflösungen und vor allem die Empfindlichkeit der neuen Dalsa Zeilenkameras verkürzen für jede Anwendung die Messzyklen und sparen damit Zeit und Geld. Das CameraLink-Interface, die kompakten Abmessungen und das Single-Board-Design sorgen für einfache Integration und machen Piranha3 und Piranha-HS optimal für Display-Inspektion, PCB-Inspektion, Bahnwarenkontrolle, Druckbildkontrolle und vieles mehr.

Kontakt Rauscher GmbH Raoul Kimmelmann Tel. 08142/49045 info@rauscher.de www.rauscher.de