Bild verarbeitung kamera

Maschinelle Visionskamera

Maschinelle Visionskamerasysteme sind in verschiedenen industriellen Anwendungen wie Qualitätskontrolle, Robotik und Automatisierung immer beliebter geworden. Diese Kameras liefern hochauflösende Bilder, die von Softwarealgorithmen analysiert werden können, um Fehler zu erkennen und zu messen, Maschinen zu führen und andere Aufgaben zu erledigen. Abhängig von der Anwendung sind verschiedene Arten von maschinellen Visionskameras verfügbar.

• Flächenscan-Kameras:

  Maschinelle Visionskameras mit Flächensensoren erfassen 2D-Bilder, was sie ideal für die Inspektion von ebenen Flächen oder Objekten mit klar definierten Formen macht. Sie werden häufig in der Qualitätskontrolle eingesetzt, um das Vorhandensein, die Größe und den Zustand von Merkmalen auf der Oberfläche eines Produkts zu überprüfen.

• Zeilenscan-Kameras:

  Wie der Name schon sagt, verfügen diese maschinellen Visionskameras über eine einzige Zeile von Sensorpixeln und sind für die Erfassung von 1D-Bildern ausgelegt. Sie werden oft zur Inspektion langer oder zylindrischer Objekte wie Drähte, Glasscheiben oder Flaschen verwendet, die sich in einer kontinuierlichen Bewegung an der Kamera vorbeibewegen. Durch die Kombination mehrerer 1D-Bilder kann das maschinelle Visionssystem eine vollständige Inspektion des Objekts erstellen.

• Intelligente Kameras:

  Diese Kameras integrieren eine Kamera, Beleuchtung und Bildverarbeitungsfunktionen in einer einzigen Einheit. Intelligente Kameras können Bilder erfassen, verarbeiten und speichern sowie Echtzeitentscheidungen auf der Grundlage der erfassten Daten treffen. Sie sind kompakt und einfach zu installieren, was sie für eigenständige Anwendungen geeignet macht, bei denen der Platz begrenzt ist.

Funktion und Merkmale von maschinellen Visionskameras

Die genauen Funktionen und Merkmale von maschinellen Visionskameras variieren je nach Anwendung. Die folgende Tabelle fasst typische Eigenschaften, ihre Beschreibungen und Funktionen zusammen.

• Bildsensoren

  Maschinelle Visionskameras verfügen über hochempfindliche Bildsensoren (CCD oder CMOS), die auch unter schwierigen Lichtverhältnissen scharfe Bilder liefern können. Diese Sensoren sind unerlässlich, um genaue und konsistente Visionsdaten zu erfassen, da sie in verschiedenen Auflösungen und Bildraten verfügbar sind.

• Auflösung

  Die Auflösung einer maschinellen Visionskamera bestimmt die Bildschärfe und den Detaillierungsgrad. Kameras mit höheren Auflösungen bieten eine feinere Inspektion und höhere Genauigkeit, während Varianten mit niedrigerer Auflösung oft für Anwendungen verwendet werden, die weniger Detailgenauigkeit erfordern.

• Bildrate

  Die Bildrate gibt an, wie viele Bilder die Kamera pro Sekunde aufnehmen kann. Eine hohe Bildrate ist für dynamische Anwendungen erforderlich, um die schnelle Bewegung korrekt zu erfassen, während eine niedrige Bildrate für statische Szenarien ausreichend ist.

• Verschlusstypen

  Maschinelle Visionskameras verwenden in der Regel zwei Verschlusstypen: Global und Rolling. Globale Verschlüsse erfassen alle Sensorpixel gleichzeitig, um schnelle Bewegungen einzufrieren, während Rolling-Verschlüsse Pixel sequenziell erfassen und nur für zeitlich nicht kritische Anwendungen verwendet werden.

• Auslösen

  Maschinelle Visionskameras bieten externe und interne Auslöseoptionen. Ein interner Auslöser initiiert die Bildaufnahme mit einer festgelegten Bildrate, während ein externer Auslöser Bilder als Reaktion auf ein externes Ereignis oder Signal aufnimmt, wodurch eine präzise Synchronisierung für zeitkritische Anwendungen gewährleistet wird.

• Optische Schnittstellen

  Visionskameras verfügen über verschiedene optische Schnittstellen wie Gewinde- (C-Mount, CS-Mount) und Bajonett- (F-Mount, EF-Mount) -Mounts, um Objektive anzuschließen. Diese Schnittstellen ermöglichen es Kameras, verschiedene Objektive aufzunehmen, um spezifische Objekte oder Szenen zu fokussieren.

• Konnektivität

  Verschiedene Konnektivitätsoptionen wie USB, Ethernet, GigE, FireWire und Camera Link ermöglichen es maschinellen Visionskameras, Bilder an Speicher- oder Verarbeitungsgeräte zu übertragen und mit anderen Systemkomponenten zu kommunizieren.

• Robuste Konstruktion

  Maschinelle Visionskameras verfügen über eine robuste Konstruktion, um den Anforderungen industrieller Umgebungen standzuhalten. Sie haben robuste Gehäuse und können wetterfest, staubdicht oder wasserdicht sein, um einen langfristigen Betrieb und Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen zu gewährleisten.

Anwendungen von maschinellen Visionskameras

Maschinelle Visionskameras haben ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Branchen.

• Fertigung und Qualitätskontrolle

  Eine zum Verkauf stehende maschinelle Visionskamera findet in der Fertigung weit verbreitet Verwendung, um Teile zu inspizieren und zu messen, um sicherzustellen, dass sie die geforderten Standards erfüllen. Sie kann nach Fehlern wie Rissen, Fehlstellungen und unregelmäßigen Formen suchen. Die Kamera kann auch Montageprozesse überwachen, indem sie überprüft, ob die Komponenten korrekt positioniert und verbunden sind. Darüber hinaus messen maschinelle Visionskameras verschiedene Attribute wie Abmessungen, Winkel und Abstände, um zu bestätigen, dass die Teile innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen. Sie können auch defekte Artikel während der Produktion identifizieren, sodass diese vor der Weiterverarbeitung oder dem Versand entfernt werden können.

• Robotik und Automatisierung

  Maschinelle Visionskameras spielen eine entscheidende Rolle, damit Roboter ihre Umgebung wahrnehmen und verstehen können. Indem sie mit einer Montager-Visionskamera eine visuelle Darstellung des Arbeitsbereichs erstellen, können Roboter Objekte präzise erkennen, lokalisieren und greifen. Maschinelles Sehen ermöglicht auch die Überwachung von Produktionslinien in Echtzeit, wodurch die Position und der Status verschiedener Artikel verfolgt werden können. Mit diesen Informationen können Anpassungen vorgenommen werden, um Engpässe zu vermeiden und einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.

• Gesundheitswesen und Biomedizin

  Im Gesundheitswesen erfasst eine Hochgeschwindigkeits-Maschinelle Visionskamera detaillierte Bilder für präzise Diagnosen. Sie unterstützt die Früherkennung von Krankheiten durch digitale Pathologie und Prostata-Biopsien. In Operationen bietet die Kamera, integriert mit Endoskopen, vergrößerte Ansichten, die Chirurgen führen und das Risiko invasiver Eingriffe minimieren. Nach der Operation hilft die Kamera mit ihren hochauflösenden Fähigkeiten bei der Überwachung der Heilung.

• Luftfahrt, Automobilindustrie und Verteidigung

  In der Luftfahrtindustrie überwacht eine maschinelle Visionskamera die Herstellung und Montage wichtiger Komponenten, um sicherzustellen, dass sie strenge Qualitäts- und Sicherheitsstandards einhalten. Diese Kameras können Teile auf Fehler inspizieren und bestätigen, dass sie die geforderten Abmessungen erfüllen. In der Automobilindustrie werden Hochgeschwindigkeits-Maschinelle Visionskameras ausgiebig eingesetzt, um verschiedene Teile wie Schweißnähte, Oberflächen und Verbindungen zu untersuchen, um vor der Montage eventuelle Fehler zu erkennen. Sie spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Implementierung fortschrittlicher Fahrerassistenzsysteme (ADAS) durch Erkennung von Objekten, Fahrspurpositionierung und Verkehrszeichen.

• Logistik, Lebensmittelhandhabung und Sicherheitsüberwachung

  Maschinelle Visionskameras helfen bei der Identifizierung und Verfolgung von Artikeln, während diese verschiedene Stadien der Lagerung und Distribution durchlaufen. Sie können Barcodes und QR-Codes automatisch lesen oder überprüfen, ob sich Artikel an ihrem richtigen Ort befinden. Diese Kameras verbessern auch Sicherheitssysteme, indem sie eine hochauflösende Echtzeitüberwachung bieten. Sie können verdächtige Aktivitäten erkennen und verfolgen, um die Sicherheit von Lagern und Distributionszentren zu gewährleisten.

So wählen Sie maschinelle Visionskameras aus

Es ist wichtig zu wissen, wie man eine maschinelle Visionskamera auswählt, die die spezifischen Projektanforderungen erfüllt. Hier sind wichtige Faktoren, die bei der Auswahl einer maschinellen Visionskamera zu berücksichtigen sind;

• Kamerasensor-Größe: Die Größe des Kamerasensors hat einen erheblichen Einfluss auf die Größe und Auflösung des Visionssystems. Ein größerer Sensor impliziert größere Pixel, was zu besseren Bildern führt. Außerdem können größere Sensoren mehr Licht erfassen, wodurch sie sich hervorragend für den Einsatz bei schlechten Lichtverhältnissen eignen.
• Power over Ethernet (POE): Maschinelle Visionskameras mit POE nutzen ein Ethernet-Kabel, um Strom und Daten zu übertragen. Sie sind einfach zu installieren und bieten eine hohe Bandbreite, sodass Benutzer Daten senden und empfangen können, ohne die Signalqualität zu beeinträchtigen.
• Mehrkamerasysteme: Einige komplexe industrielle Anwendungen erfordern möglicherweise mehrere maschinelle Visionskameras, um verschiedene Ansichten des zu inspizierenden Objekts zu erhalten. In solchen Fällen ist es möglicherweise effektiver, synchronisierte Kameras zu verwenden als ein System mit einer einzigen Kamera. Es ist wichtig, Kameras zu wählen, die mit Mehrkamerakonfigurationen und Synchronisationsfunktionen kompatibel sind.
• Bildaufnahme-Schnittstelle: Beim Kauf einer maschinellen Visionskamera ist es wichtig, die Bildaufnahme-Schnittstelle zu berücksichtigen. Verschiedene Arten von Schnittstellen haben unterschiedliche Bandbreiten und Kompatibilität mit verschiedenen Computern oder Verarbeitungseinheiten. USB-Kameras bieten beispielsweise Plug-and-Play-Einfachheit, während Ethernet-basierte Kameras Flexibilität bei der Langstreckenbereitstellung bieten.
• IP67-Gehäuse: Ein IP67-Gehäuse schützt die maschinelle Visionskamera während des Betriebs vor Staub- und Wassereintritt. Kameras mit einem IP67-Gehäuse eignen sich ideal für den Einsatz in der Fertigung, in Verarbeitungsanlagen oder in anderen Arbeitsumgebungen mit hoher Staub- und Feuchtigkeitseinwirkung.
• Erweiterter Temperaturbereich: Ein erweiterter Temperaturbereich ist entscheidend für die maschinelle Vision in rauen Umgebungen mit extremen Temperaturen. Eine maschinelle Visionskamera mit einem erweiterten Temperaturbereich kann bei -40 bis 80 °C effektiv arbeiten, ohne die Leistung oder Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen.

Fragen und Antworten

F: In welchen Branchen können maschinelle Visionskameras von Vorteil sein?

A: Die maschinelle Visionskamera ist in verschiedenen Branchen nützlich, wie z. B. Fertigung, Automobilindustrie, Life Sciences, Elektronik und Konsumgüterproduktion.

F: Was sind die Vorteile der Verwendung einer maschinellen Visionskamera in der Qualitätskontrolle?

A: Schnellere und genauere Inspektionen werden ermöglicht, indem menschliche Fehler reduziert und konsistente Messungen ermöglicht werden. Dies trägt dazu bei, Produktstandards zu erhalten und zu verbessern, während gleichzeitig die Kosten gesenkt und die Rentabilität gesteigert werden.

F: Welche Rolle spielt die Beleuchtung in maschinellen Visionssystemen?

A: Eine geeignete Beleuchtung verbessert die Fehlererkennung und optimiert die Bildverarbeitung. Um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen, müssen geeignete Lichtverhältnisse für eine bestimmte Anwendung geschaffen werden.

F: Wie wird eine maschinelle Visionskamera in eine Produktionslinie integriert?

A: Zuerst definieren Sie das Anwendungsziel und wählen Sie den Kameratyp und die kompatiblen Komponenten aus. Installieren Sie dann die Kamera und ihre Komponenten und erstellen/implementieren Sie die Beleuchtungseinrichtung. Erfassen und verarbeiten Sie anschließend Bilder mithilfe von maschineller Visionssoftware und integrieren Sie das System in andere Geräte oder Software. Führen Sie schließlich eine Systemvalidierung und -optimierung durch, bevor Sie das System bereitstellen und Schulungen für das Personal durchführen.