Schlanke Machine Vision

Um die benötigte Lichtmenge für qualitativ hochwertige Bilder zu erzeugen, arbeiten Bildverarbeitungssysteme in der Regel mit externen Blitz-Controllern. SVS-Vistek integriert diese Steuerungseinheiten in seine Kameras und reduziert so Aufwand und Kosten für den Anwender.

In der aktuellen EXO-Industriekamerafamilie von SVS-Vistek sind Blitz-Controller bereits integriert.

In der aktuellen EXO-Industriekamerafamilie von SVS-Vistek sind Blitz-Controller bereits integriert.

Dipl. Ing. Stefan Waizmann
Mitarbeiter im Technischen Marketing von SVS-Vistek

„Natürlich ist es auch weiterhin möglich, die PowerOut-Ausgänge einer Kamera mit einem externen Controller zur Ansteuerung von LED-Beleuchtungen zu verbinden. Die integrierte Lösung ist technisch jedoch unstrittig einfacher und ökonomischer, so dass der Einsatz von externen Blitz-Controllern in absehbarer Zeit wohl zur Ausnahme werden wird.“

Zur Ansteuerung von LED-Beleuchtungen wird in vielen Bildverarbeitungssystemen ein externer Blitz-Controller verwendet. Seine Aufgabe ist es, die Ein- und Ausschaltvorgänge exakt zu kontrollieren und dabei unter anderem sicherzustellen, dass die Stromstärke über die gesamte Dauer des Blitzes hinweg stabil ist und die eingestellte Leuchtdauer möglichst präzise eingehalten wird. Bei aufwendigeren Applikationen mit mehreren Beleuchtungseinheiten ist es außerdem die Aufgabe des Blitz-Controllers, die Abfolgen des Blitzbetriebs und die erforderlichen Leuchtdauern korrekt anzusteuern. Der Einsatz solcher Beleuchtungssteuerungen ist heutzutage Standard. Dass diese Geräte jedoch separat zur Kamera betrieben werden, bringt einige Nachteile mit sich. Abgesehen von den zusätzlichen Anschaffungskosten müssen Kamera und Blitz-Controller verkabelt werden und erfordern einen nicht zu vernachlässigenden Mehraufwand bei der Software-Einbindung in die Applikation über zwei unterschiedliche Interfaces. Das aufwendigere Gesamtsystem muss zudem über die Lebenszeit der Applikation gewartet werden.

Gemeinsame Steuerung für Kamera und Licht

SVS-Vistek hat aus diesen Gründen bereits vor über zehn Jahren die Entwicklung von Kameras mit integrierter Blitzsteuerung angestoßen. Bis zu vier getrennt steuerbare Kanäle stehen in den aktuellen Kameramodellen mit der sogenannten 4IO-Funktion des Unternehmens zur Verfügung. Jeder dieser kurzschlussfesten Power-Ausgänge liefert im Blitzbetrieb kurzzeitig bis zu 3 A Strom, was für 95 % aller Anwendungen ausreicht. Die Steuerung der I/Os erfolgt über die GenICam-Schnittstelle der Kamera. Auf diese Weise entfallen die Integration und Synchronisation eines weiteren Software-Interfaces, was dem Anwender Zeit spart und den Weg zur Applikation vereinfacht. Durch den Wegfall der Verkabelung zwischen Kamera und Blitz-Controller und vor allem des gesamten externen Blitz-Controllers, reduzieren sich darüber hinaus die Anschaffungskosten der Bildverarbeitungs-Hardware. Anwendungen werden auf diese Weise sowohl physisch als auch in der Software schlanker, was neben den Hardware-Einsparungen auch die Entwicklungskosten der Software verringert. Die Präzision hingegen nimmt zu: Die Blitzsteuerung ist auf 15 ns genau einstellbar.

Wärmeentwicklungen in der Kamera führen zu einem verstärkten Rauschen und somit zu einer schlechteren Bildqualität. Um diesen Effekt zu umgehen, verwendet SVS-Vistek bei seinen Kameras mit integriertem Blitz-Controller leistungsfähige MOSFETs für den PowerOut, die nur schalten können. Der Strom und damit die Helligkeit der LED-Beleuchtung lässt sich mit der integrierten Pulse Width Modulation (PWM) regulieren. Dabei ist die Taktfrequenz in weiten Bereichen einstellbar, um flexibel auf die jeweiligen Anforderungen reagieren zu können. Die Ausgangsspannung entspricht immer der Versorgungsspannung der Kamera.

Flexibel programmierbares PWM-Modul

Das 4IO-Interface der Kameras von SVS-Vistek kann neben der Ansteuerung von LED-Beleuchtungen noch weitere Aufgaben übernehmen. So beinhaltet es unter anderem mehrere entprellbare physikalische Eingänge, logische Funktionen zur Verarbeitung von Eingangssignalen und einen äußerst flexiblen Sequenzer, über den die exakte Ansteuerung mehrerer Beleuchtungseinheiten vorgenommen werden kann. Alle Ein- und Ausgänge arbeiten mit Pegeln bis zu 24 V und sind dadurch perfekt für die direkte Kommunikation mit einer SPS geeignet.

Wenig bekannt, aber von einigen Industriekunden genutzt, ist auch die Möglichkeit, das sehr flexibel programmierbare PWM-Modul für Steuerungsaufgaben mittels PWM-Signal zu verwenden. So lassen sich mit PWM und Sequenzer relativ frei auf bis zu vier Leitungen unabhängige Ausgangssignale programmieren, die als direkter Eingang zum Beispiel für Servomotoren oder die SPS dienen können.

4IO als Standardausstattung

Die 4IO-Funktionalität stellt SVS-Vistek-Anwendern in all seinen Kamerafamilien durchgängig zur Verfügung. Die besonders für den Factory Floor geeigneten EXO- und die neuen FXO-Kameras sind in zahlreichen Varianten mit unterschiedlichen CMOS- und CCD-Sensoren von Sony, ON Semiconductor und CMOSIS verfügbar und decken Auflösungen von 2,3 bis 31 Megapixel ab. Trotz des integrierten Blitz-Controllers ermöglichen die meisten dieser Kameras Betriebstemperaturen von bis zu 70° C. Möglich wird dies durch eine sehr enge thermische Anbindung der Low-Power-optimierten Elektronik und des Sensors an das gefräste Unibody-Gehäuse.

EXO-Kameras sind mit GigE-Vision, Camera Link und USB3-Vision als Interface verfügbar und unterstützen aktuelle Standards wie GenICam 3.0 und USB 3.1. Die FXO-Serie gibt es sogar in einer Single Line CoaXPress-12 Version. In einer Variante mit der Bezeichnung Tracer ist es durch den Einsatz eines MFT-Bajonetts möglich, sämtliche Objektivfunktionen wie Zoom, Fokus und Blende elektronisch über das GenICam-Interface zu kontrollieren – auch hier ist die Bedienung in das Kamera-Interface integriert.

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