inVISION Ausgabe 5/2014

www.invision�news.de

Ausgabe 5 Oktober 2014

7,00 EUR

VISION is back

Zehn Gründe warum es sich auch dieses

Jahr lohnt, auf die VISION 2014 zu gehen

MACHINE VISION•IDENTIFICATION•IMAGING

WachablösungUSB3 Vision ersetzt FireWire in Prüfzellen

Vision4Automation

Bildverarbeitung für Automatisierer, nicht

Experten: Alle Informationen auf einen Blick

Marktübersicht

– USB-Kameras

– Camera Link Framegrabber

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4.-6. November 2014

Vision StuttgartHall 1 / Booth G18

HIGHLIGHTS 2014:

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Thunderbolt Assemblies designed for Industrial applications, released for the fi rst time!

USB 3.0 Industrial Vision Assemblies

8M passive assemblies will be showcased in operation.Allows USB3 cameras to be more easily implemented into industrial applications.Eliminates all concerns regarding cost, reliability and restrictions of active solutions.

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Zwei Jahre ist es her, dass dieletzte Vision zu Ende gegangen ist.Damals ahnten wohl nur die We-nigsten, dass die Messe ihren an-gestammten Jahresrhythmus ver-lässt und in einen Zwei-Jahres-Tur-nus wechselt.

Unabhängigkeits-erklärungUm so größer ist die Freude (aber auch dieErwartung), dass ab dem 4. Novemberendlich wieder Vision-Zeit ist. Viele Messenhaben inzwischen versucht, dass ThemaBildverarbeitung stärker zu besetzten. Diesmacht Sinn, denn die Technologie entwi-ckelt sich weiter und geht immer stärker ineinzelne Branchen (Security, Traffic,Food&Beverage...). Allerdings gibt es nur‘One Vision’ – um das Motto der letztenVeranstaltung nochmals aufzugreifen.Während auf anderen Messen andereThemen oder Branchen im Mittelpunktstehen, ist es nur bei der Vision der Fall,dass alleine die Bildverarbeitung im Fokusist. Dies macht die Messe so einzigartigund erfolgreich. Natürlich haben wir diesesMal einen Großteil der Beiträge und Neu-heiten in Hinblick auf das Messegesche-hen ausgewählt. Sie wollen ja wissen,warum der Weg nach Stuttgart sich (wie-der einmal) lohnt. Aber auch für diejenigen, die bisher nochnicht auf der Vision gewesen sind, gibt esdieses Mal Gründe, die Messe erstmals inseigene Besuchsprogramm aufzunehmen.Unter der Kampagne ‘Vision4Automation’findet eine Vielzahl an Veranstaltungenstatt, die es Automatisierungsexperten(und nicht nur den Bildverarbeitungsexper-ten) ermöglicht, wertvolle Informationen fürdie eigenen Projekte mitzunehmen. Alle In-formationen zur Vision4Automation-Kam-

pagne finden Sie in dem beigelegten Flyer. Zwei Jahre ist es her, dass die erste Aus-gabe der inVISION zur Vision 2012 erschienen ist. Seitdem hat sich auch beiuns viel getan. Inzwischen erscheint dasHeft sechs Mal pro Jahr und der inVISION-Newsletter hat eine exklusive Kooperationmit dem Vision-Newsletter, was ihn zuEuropas reichweitenstärksten Newsletterfür die Bildverarbeitung macht. Ab sofortsteht auch die inVISION auf eigenen Füßenund wird nicht länger zusammen mit demSPS-MAGAZIN verschickt. Um unsereneue Eigenständigkeit zu unterstreichen,haben wir unserer Titelseite ein neues Er-scheinungsbild verpasst.

Wir sehen uns in Stuttgart.

Dr.-Ing. Peter EbertChefredakteur inVISION

PS: Sie finden den inVISION-Stand direktim Foyer hinter den Drehkreuzen. FallsSie noch keine Eintrittskarten für die Vi-sion haben, können sie kostenfrei Ti-ckets unter www.messticketservice.debestellen. Einfach Messe Vision auswäh-len und den Aktionscode ‘inVision-VI-SION-2014’ eingeben.

| AktuellEditorial

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Neue Perspektive

91513_TeDo Verlag GmbH_REDI_INV_inVISION 08.10.2014 15:25 Seite 3

Aktuell | Inhalt

Kameras & InterfacesFramegrabber Befreiung

LightBridge ist ein neues Produktkonzept und verstehtsich als externe Bildaufnahme- und Bildverarbeitungs-komponente. Die Technologie ist in einem kompaktenGehäuse untergebracht und über ein Thunderbolt-Kabel an einen Host-PC angeschlossen.

Seite 47

Gerade für Mehrkameralösungen hat der USB 3.0Standard durch bidirektionale Kommunikation unddas Wegfallen des Geräte-Pollings ideale Vorausset-zungen geschaffen, um FireWire-Kameras auf demBildverarbeitungsmarkt zu ersetzen, wie z.B. bei denuniversellen Prüfsystemen HCS.

Seite 16

Aktuell

Aktuell

06 News

10 Quantitative Fähigkeitskenngrößen für klassifizierendeBV-Systeme und ihre Einflussfaktoren

14 Der chinesische IBV-Markt

16 Titelstory: USB3-Vision-Kamera ersetzt FireWire

18 Wahrnehmungskamera zur Echtzeitführung

20 Zehn Gründe, warum Sie die Vision besuchen sollten

22 Teilnehmer Vision4Automation Tour 2014

30 EMVA-Kolumne: International Vision Night

113 inVISION Vorschau 2015

113 Index / Impressum

114 Lexikon der Bildverarbeitung: Optimaler Betrieb von LED-Beleuchtungen

Kameras & Interfaces

31 Marktübersicht: USB-Kameras

34 Neuheiten: USB3-Kameras38 USB3-Vision-Standard oder individuelle

USB 3.0-Treiber?

40 LWIR-Kamera mit CoaXPress-Interface

41 Stereo-3D-Zeilenkamera für die Textilindustrie

42 Kameramodul mit CMOS-Global-Shutter-Chip

43 Neuheiten: Kameras & Interfaces

Schwerpunkt Framegrabber & Interfaces

47 Mobile Echtzeitbildverarbeitung mit Glasfaser

51 Event-Logging für Highspeed-Framegrabber

52 Camera Link HS für Echtzeitanwendungen

54 Marktübersicht: Camera Link Framegrabber

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The next generation of industrial assemblies appears!

Titelstory: USB 3.0 ersetzt FireWire

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Inhalt inVision 5 2014_inVISION 09.10.2014 12:29 Seite 4

| AktuellInhalt

KomponentenSchnelle Linsen mittels Schall

Ein neues Prinzip bei fokusvariablen Linsen ver-wendet Schall, um bessere Bilder zu erreichen. DieTechnologie ist um mehr als drei Größenordungenschneller als bisherige Verfahren.

Seite 66

Lösungen

Lösungen

96 Rotierendes Kamerasystem zur Deformations-messung von Rotorblättern

100 Individuelles 3D-Scannen für die Fahrzeugfertigung

102 Shape-from-Shading mit Highspeed-Kameras

104 3D-Farbanwendungen für die Lebensmittelindustrie

106 Lock-In-Thermografie für Faserverbundbauteile

108 4,2MP Time-of-Flight-System für die Bildverarbeitung

110 Neuheiten: Lösungen

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Komponenten

58 Beleuchtung für Zeilenkamera-Anwendungen – Teil 162 Neuheiten: Beleuchtung66 Extrem schnelle fokusvariable Linsen mittels Schall68 Mikro-Inspektionssystem mit Autofokus78 ‘Kinderleichte’ Farbeinstellung für Vision-Sensoren80 Neuheiten Komponenten

Schwerpunkt: Vision-Software

70 Neuheiten: Vision-Software72 Grafische Pipeline-Verarbeitung mit Datenfluss-Prinzip74 IBV-Anwendungen generieren ohne Code-Kenntnisse76 Vision-Software für 3D-Bildverarbeitung

Schwerpunkt: Embedded Vision

86 Prozessoren und Architekturen für Highspeed-BV88 Lüftungskonzept für IPCs im Lebensmittelbereich90 Vision-System, S7-Steuerung und HMI in einem Gerät92 Neuheiten: Embedded Vision

Intelligent Illumination

Für den 3D-Scanner Helix wurde das Verfahren der‘Intelligent Illumination’ entwickelt. Dabei wird die La-serlinie nicht statisch auf das Bauteil projiziert, son-dern in einem festlegbaren Muster darüber geführt.

Seite 100

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Inhalt inVision 5 2014_inVISION 09.10.2014 12:30 Seite 5

inVISION Ausgabe 5/2014|

Aktuell | News

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Ein Visionär wird 70Am 10. August feiert Wilhelm Stemmer (Bild) seinen 70. Geburtstag. Ohne Zweifelkann man den Geschäftsführer der Stemmer Imaging GmbH als einen der deutschenBildverarbeitungsvisionäre bezeichnen.

www.stemmer-imaging.de

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AIA-Zertifizierung auf der VisionDer amerikanische Bildverarbeitungsverband AIA bietet auf der Vision (04.-06. November 2014) Schulungskurse und Prüfungenfür Fachkräfte an. Es besteht die Möglichkeit, an Kursen teilzunehmen und anschließend die Prüfung zum ‘Certified Vision Profes-sional’ abzulegen. Bei ausreichender Erfahrung kann auch direkt die Prüfung abgelegt werden. Bei bestandener Prüfung wird eineZertifizierung ausgestellt.

www.messe-stuttgart.de

Laser 2015 mit Fokusthema 'Imaging'

Auf der Laser World of Photonics trifft sich vom 22. bis 25. Juni 2015 die internationaleLaser- und Photonik-Industrie zur größten Leistungsschau der Branche auf dem Mün-chener Messegelände. Parallel dazu findet auch der World of Photonics Congressstatt. Neues Fokusthema der Messe wird im nächsten Jahr der Bereich ‘Imaging’ sein.

www.world-of-photonics.com

Advantech wird EMVA-MitgliedDie Advantech Europe B.V. ist neues Mitglied beim europäischen Bildverarbeitungsverband EMVA. Das 1983 gegründete Unter-nehmen ist weltweiter Spezialist für Embedded Boards, industrielle Automatisierung und intelligente Systeme.

www.advantech.eu

Bild: Messe München

Olympus verkauft Highspeed-Kamera-Bereich

Olympus hat Ende August den i-Speed-Highspeed-Kamera-Bereich an iX Cameras Ltdverkauft. Die Endländer übernehmen auch den Service und Support der bisherigen i-Speed-Kunden und -Produkte.

www.ix-cameras.com

Bild: iX Cameras Ltd.

News inVision 5 2014_inVISION 08.10.2014 15:28 Seite 6

Die neue Goldeye setzt neue Maßstäbe für SWIR-Kameras. Sie liefert erstklassige14-Bit Bildqualität und eine Vielzahl an automatischen Bildkorrekturfunktionen. Diekompakte Bauweise, das GigE Vision Interface mit Power over Ethernet, umfang-reiche I/O Steuerungsmöglichkeiten, vielseitige Befestigungsmöglichkeiten sowieleicht austauschbare Filter- und Objektivhalterungen ermöglichen eine vereinfachteSystemintegration. Kurzum: Die Goldeye ist die flexibelste Infrarotkamera mitInGaAs-Sensor am Markt. Lassen Sie sich für Ihre Anwendung inspirieren unterAlliedVisionTec.com/InspIRierend S E E I N G I S B E L I E V I N G

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Aktuell | News

Lemo übernimmt NorthwireLemo gibt bekannt, dass sie die amerikanische Firma Northwire, Inc., Hersteller von Kabeln, übernimmt. Über die Summe desKaufpreises ist bisher noch nichts bekannt.

www.lemo.de

Hexagon kauft Vero SoftwareHexagon AB hat die britische Vero Software – ein Weltmarktführer für CAM-Software – übernom-men. Durch den Erwerb wird Hexagons Software-Angebot gestärkt und es werden die Mittel dazugeliefert, Qualitätsdaten voll auszunutzen, indem die Reichweite der neu entwickelten MMS (Mess-technik-Planungssoftware) erweitert wird, um CAM (Produktionsplanungssoftware) mit zu umfas-sen. Vero Software wird im August 2014 vollständig konsolidiert (wobei die Schließung der be-hördlichen Genehmigungen unterliegt).

www.hexagonmetrology.com

Bild: Hexagon Metrology

CMOSIS übernimmt Awaiba

CMOSIS hat Anfang August alle Aktienanteile an der Schweizer Awaiba Gruppe er-worben. Diese entwickelt und vermarktet Line-scan CMOS-Bildaufnehmer für dieWeb-Inspektion, Sub-mm-CMOS-Kameramodule für die Endoskopie, sowie Kamerasfür den On-board-Einsatz in Automobilen. “Die Akquisition wurde möglich, nachdemsich TA Associates zu Anfang diesen Jahres als starker finanzieller Partner für Cmosisengagiert hat”, so Luc De Mey (Bild), Chairman und CEO von CMOSIS.

www.cmosis.com

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e2v kauft AnaFocus

e2v Technologies übernimmt den spanischen CMOS-Hersteller AnaFocus für 34,2MioEuro. Die Akquisition soll im September dieses Jahres abgeschlossen sein

www.e2v.comBild: e2v – Germany and Austria only

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Weltleitmesse für Bildverarbeitung

Christian Demant gründetSoftware-UnternehmenDer ehemalige Geschäftsführer und Software-Ent-wicklungsleiter der NeuroCheck GmbH Christian De-mant hat ein Jahr nach seinem Ausstieg die DemantIndustriesoftware GmbH gegründet. Die Firma stehtals Dienstleister den Unternehmen beim Ausbau desSoftware-Know-hows beratend zur Verfügung undentwickelt im Kundenauftrag Softwarekomponentenim Bereich der Automatisierung.

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Sick gewinnt ID Award 2014Die Gewinner der ID Awards 2014 stehenfest. Preisträger in der Kategorie ‘optischeIdentifikation’ ist die Sick Vertriebs GmbHmit dem Thema ‘High-End kamerabaiserterCodeleser revolutioniert manuelle Sortier-prozesse’. Die Übergabe der Awards findetim Rahmen der Euro ID am 18.11.2014statt.

www.euro-id-messe.de

Bild: Mesago Messe Frankfurt GmbH

15% Anstieg bei Industrieroboter-Installationen„Über 200.000 Industrieroboter werden 2014 weltweit in-stalliert werden, 15% mehr als 2013”, so Arturo Baroncelli,Präsident der IFR: „Zwischen 2015 und 2017 gehen wirvon einem jährlichen Wachstum von ca.12% im BereichRoboterinstallationen aus.” Ein Wachstumsschub von ca.21% wird 2014 für Asien erwartet. Roboterverkäufe nachAmerika werden 2014 um 11% ansteigen. Robotikanwen-dungen in Europa sollen um 6% steigen. Zwischen 2015und 2017 wird der Absatz von Robotern in Amerika undEuropa um 6% und in Asien/Australien um 16% im Jah-resdurchschnitt zunehmen. Zwischen 2015 und 2017 istfür China ein durchschnittliches Jahreswachstum von25% anzunehmen. Bis 2017 werden in chinesischen Firmen über 400.000 Industrieroboter installiert sein.

www.ifr.org

Bild: IFR International Federationof Robotics



Aktuell | Fähigkeitsbewertung klassifizierender Inspektionsanlagen

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Quantitative Fähigkeitskenngrößen für klassifizierendeBildverarbeitungssysteme und ihre Einflussfaktoren

Wie fähig ist mein Inspektionssystem wirklich?

Fehlende Standards

Grundlegend kann man zwischen mes-senden und klassifizierenden Inspektions-systemen unterscheiden; erstere liefern(geometrische) Maße, letztere attributiveMerkmale der Prüfteile. Messende Sys-teme lassen sich über Messunsicherhei-ten charakterisieren, ihre Fähigkeit fürspezielle Prüfaufgaben wird über dieMessmittelfähigkeit beschrieben. DieseGrößen und Verfahren zu ihrer Bestim-mung sind in anerkannten Regelwerkenfestgelegt. Für klassifizierende Systemegibt es dagegen noch keine entspre-chenden Standards – und das stellt einerhebliches Problem dar, wenn ein sol-

ches System für eine spezifische Prüfauf-gabe ausgelegt, spezifiziert und abge-nommen werden soll. Aufgrund der Viel-falt klassifizierender Bildverarbeitungssys-teme wird eine allgemeine Definitionquantitativer Fähigkeitskennzahlen viel-leicht nicht gelingen. Anhand eines Bei-spiels soll hier aber eine Systematik skiz-ziert werden, die auf ähnliche Inspekti-onssysteme übertragbar ist. Diese Syste-matik orientiert sich an Kenngrößen, dieden gesamten Prüfprozess beschreiben,nämlich der Fehlausschussrate (Anteilfälschlicherweise aussortierter Prüfteile,Falsch-Negativ-Rate) und der Durch-schlupfrate (Anteil fälschlich als gut ak-zeptierter Prüfteile, Falsch-Positiv-Rate).

Das sind letztlich die einzigen für denEndanwender relevanten Kennzahlen. Einoft nicht klar genug erkanntes Problemist, dass diese Kenngrößen nicht nur vonder Leistungsfähigkeit des Inspektions-systems abhängen. Zusätzliche, ent-scheidende Einflussgrößen sind, wie vieleDefekte auf den inspizierten Prüfteilenauftreten und welche Qualitätsregeln fürdiese Defekte gelten.

Das Bildverarbeitungssystem

Nehmen wir als Beispiel ein System zurOberflächeninspektion, das auf einemMetallteil Defekte wie offene Lunker, Krat-zer und Flecken von Reinigungsmittel-

Bild 1 | Schematischer Ablauf einer Inspektion: Dem System werden Ereignisse des Typs A, B, C angeboten, die es zuerst detektiert, dann klassifi-ziert. Die Farben Grün und Rot stehen für die Qualitätsstufe. Links: Idealerweise werden alle Ereignisse korrekt erkannt, landen also in den ´richtigen

Töpfchen´. Rechts: In der Praxis werden manche Ereignisse erst gar nicht detektiert (Detektionsschlupf), manche falsch klassifiziert. Die absoluteAnzahl hängt von der Häufigkeit ab, mit der diese Ereignisse auftreten (Dicke der Pfeile).

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Gerade im industriellen Umfeld nimmt die Bedeutung von Bildverarbeitungssystemen stetig zu. Von der korrektenFunktion dieser Inspektionssysteme hängt viel ab, meist sogar das Qualitätsniveau der ausgelieferten Teile. Daherist es von entscheidender Bedeutung, ob das eingesetzte Inspektionssystem für die gewählte Prüfaufgabe geeig-net, das heißt ob es fähig ist. Ein neuer Ansatz erlaubt es, diese Fähigkeit für klassifizierende Bildverarbeitungs-systeme zu quantifizieren.

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89770_Hochschule Darmstadt_RAKT_INV_inVISION 08.10.2014 15:37 Seite 10

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Aktuell | Fähigkeitsbewertung klassifizierender Inspektionsanlagen

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Bild 2 | Komprimierte Darstellung einer Tabellenkalkulation, die die beschriebene Systematik abbildet:Eingabegrößen sind von Anwenderseite die Art und Qualitätsstufe der Ereignisse und deren Häufig-keiten sowie als Kenngrößen des Inspektionssystems dessen Detektions- und Klassifikationsraten.

Daraus ergibt sich die Zuverlässigkeit des Prüfprozesses auf Ereignisebene (Qualifizierungsraten)sowie auf Ebene ganzer Prüfteile in Form des zu erwartenden Durchschlupfs und Fehlausschusses.

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rückständen oder Bearbeitungsspurenerkennen soll. Typischerweise geht dieBildverarbeitung in zwei Schritten vorsich: zuerst müssen lokale Auffälligkeiten(Ereignisse) identifiziert werden (Detek-tion). Im zweiten Schritt werden die ent-sprechenden Bildausschnitte klassifiziert,also zugeordnet, ob es sich bei dem Er-eignis um einen Lunker, Kratzer... han-delt. Ein Ereignis kann also, muss abernicht qualitätsrelevant sein. Qualitätsrele-vante Ereignisse wären dann echte De-fekte. Allgemein lässt sich die Leistungs-fähigkeit dieser Verarbeitungsschritteüber eine Detektionsrate d und eine Klas-sifikationsrate cij beschreiben. Die Klassi-fikationsrate beschreibt auch Kreuzklas-sifikationen, also die fälschliche Klassifi-kation eines Defekts vom Typ j als Typ i.Idealerweise sollten diese Raten beid=100% und cii=100% liegen. Mit diesenbeiden Kenngrößen ist die Kernfunktio-nalität der Bildverarbeitung erfasst; beideGrößen lassen sich in einer Erkennungs-rate rij=di*cij zusammenfassen. Es gibtauch klassifizierende Systeme, bei denen

Ereignisse nicht eigens detektiert werdenmüssen. So ist beispielsweise bei der In-spektion einer Blisterverpackung für Tab-letten von vornherein klar, wo hinge-schaut werden muss. Die ZielgrößenFehlausschuss und Durchschlupf hängenaber auf jeden Fall noch von anderenEinflüssen ab.

Einfluss von Produktion undQualitätskriterien

In absoluten Zahlen wird das Inspekti-onssystem mehr Fehler bei sehr häufigauftretenden Defekten machen, umge-kehrt kann die Leistungsfähigkeit desSystems für Defekte, die nie vorkommen,beliebig schlecht sein. Der vorgeschalteteProduktionsprozess spielt mithin einezentrale Rolle. Also macht es Sinn, dieAuftretenshäufigkeiten hi der Defekte(vom Typ i) einzubeziehen und damit dieDetektions- und Klassifikationsraten zuwichten: d*i=hi*di und c*ij= hi*cij. Nachder eigentlichen Klassifikation (nach Lun-kern, Kratzern, Flecken,...) folgt noch die

Zuordnung, ob die entsprechende Ereig-nisse qualitätsrelevant sind oder nicht.Zwar findet dieser Schritt meist auch imBildverarbeitungsrechner statt, gehörtaber nicht zur Kernfunktionalität der ei-gentlichen Bildverarbeitung. Insbeson-dere ist dieser Schritt von den Qualitäts-regeln abhängig, die sich ändern können.Betrachten wir als Beispiel die nach derReinigung zurückgebliebenen Flecken aufunserem Metallteil. Die Fleckenrändersehen gewissen Kratzertypen sehr ähn-lich und können daher vom Inspektions-system leicht verwechselt werden (Kreuz-klassifikationsrate relativ hoch). Das hatkeine großen Auswirkungen, solange so-wohl die Flecken als auch diese Kratzertolerabel sind und die Teilequalität nichtherabsetzen. Erst wenn ein neuer Kundediese Kratzer nicht mehr akzeptiert unddie Qualitätsregeln entsprechend ange-passt werden, macht es einen großenUnterschied ob die Klassifikation zwi-schen 'guten' Flecken und 'bösen'Kratzern sicher funktioniert. Dann wirddie Zuverlässigkeit des Prüfprozessessinken, obwohl sich an der eigentlichenLeistungsfähigkeit des Inspektionssys-tems nichts geändert hat. Quantitativlässt sich die Zuverlässigkeit der Quali-tätszuordnung mit Qualifizierungsratenqlk beschreiben, in denen alle detektier-ten und klassifizierten Ereignisse gemäßihrer Qualitätsklasse (ok oder nok = nichtok) zusammengefasst werden. Damithängen die Qualifizierungsraten sowohlvon den Detektions- und Klassifikations-raten als auch von den Qualitätsregelnab. Nicht detektierte Defekte gehören im-plizit immer zur Qualität ok.

Prüfteile mit vielen Ereignissen

Es gibt noch einen weiteren Aspekt, dervon großer Bedeutung sein kann: Aufeinem Prüfteil befindet sich häufig mehr alsnur ein einziges Ereignis. Die betrachtetenMetallteile können beispielsweise seltenLunker, aber häufige Flecken und vieleKratzer aufweisen. Damit die Gesamtqua-lität des Prüfteils korrekt zugeordnet wer-den kann, muss jedes Einzelereignis kor-


| AktuellFähigkeitsbewertung klassifizierender Inspektionsanlagen

sich Szenarien rechnen, etwa welche Konse-quenzen es für die Zuverlässigkeit der Prü-fung hat, wenn durch ein anderes Ausgangs-material die Anzahl der Lunker steigt. Wirddas Inspektionssystem in Betrieb genommen(oder wird es im Rahmen einer Prüfmittel-überwachung re-validiert) stellt sich die Frage,ob die geforderten Detektions- und Klassifi-kationsraten tatsächlich erreicht werden. Dasgeschieht sinnvollerweise auf empirischemWeg, also durch Überprüfen einer Stichprobevon Inspektionsergebnissen. Die so durchAuszählen gewonnenen Raten sind allerdingsnur Schätzwerte und mit einer statistischenUnsicherheit behaftet. Diese Unsicherheit(das Vertrauensintervall) wird umso kleiner, jegrößer die Stichprobe ist. Da die gesuchtenRaten typischerweise nahe bei 100% liegen,sind leider sehr große Stichproben notwen-dig. An dieser Stelle kann man sich dasLeben vereinfachen, wenn man nicht in derlaufenden Produktion auf Schlechtteile wartet,sondern entsprechende Stichproben recht-zeitig zusammenstellt. Konkret würde manalso beispielsweise auszählen, wie viele der500 angebotenen Lunker das Inspektions-system tatsächlich findet. Bei 498 detektier-ten Lunkern ergibt sich ein Schätzwert für dieDetektionsrate von 99,6%, der wahre Wertkann allerdings irgendwo zwischen 98,93%und 100% liegen (bei einem Vertrauensinter-vall von 95%). Wenn als Detektionsrate99,9% spezifiziert war, ist es jetzt fraglich, obdie Anlagenspezifikation erfüllt wird odernicht. Solche Probleme sind in der Natur derSache begründet und in der Praxis weit ver-breitet. Daher ist es sehr ratsam, sich frühzei-tig über das Abnahmeverfahren und die ent-sprechenden Abnahmebedingungen zu eini-gen, vorzugsweise schon bei der Erstellungvon Lasten- und Pflichtenheft. ■

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Autor | Prof. Dr. Ralph Neubecker, FB Ma-thematik & Naturwissenschaften, Studien-gang Optotechnik & Bildverarbeitung,Hochschule Darmstadt

rekt detektiert und klassifiziert werden. Jemehr Ereignisse auf einem Prüfteil vorliegen,desto wahrscheinlicher wird es, dass selbstein gutes System irgendwo einen Inspekti-onsfehler macht und damit die Qualität desganzen Prüfteils falsch zuordnet. Liegen bei-spielsweise nur N nicht-qualitätsrelevante ok-Ereignisse vor, dann wird das ganze Prüfteilmit der Wahrscheinlichkeit (Prüfrate) vonQOK-OK = qN

ok→ok korrekt als OK bewer-tet. Dabei ist die Qualifizierungsrate qok→okdie Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein ok-Er-eignis vom Inspektionssystem tatsächlich alsok eingestuft wird. Wenn die Anzahl N der Er-eignisse von Prüfteil zu Prüfteil variieren kann,muss das in der Rechnung über eine statisti-sche Mittelung berücksichtigt werden. Dieanderen Fälle ergeben sich aus analogenÜberlegungen, auch wenn die genauere Be-trachtung Unerwartetes zutage fördert. EinSchlechtteil wird z.B. auch dann scheinbarkorrekt geprüft, wenn das Inspektionssystemden einen qualitätsrelevanten nok-Defekt alsgutartig einstuft, gleichzeitig aber aus einemtolerierbaren Ereignis einen qualitätsrelevan-ten Defekt macht. Die Betrachtung wird voll-ständig, wenn man zu guter Letzt noch ein-bezieht, wie häufig Gutteile und Schlechtteiletatsächlich vorkommen. Das lässt sich z.B.aus der Wahrscheinlichkeit abschätzen, mitder qualitätsrelevante Defekte auftreten. EineWichtung der oben genannten Prüfraten mitden entsprechenden Häufigkeiten von Gut-und Schlechtteilen führt zu den gesuchtenRaten für Durchschlupf Q*NOK→OK undFehlausschuss Q*OK→NOK.

Die Umsetzung

Die (hier nicht im Detail ausgeführten) mathe-matischen Zusammenhänge lassen sich gutin einem gängigen Tabellenkalkulationspro-gramm abbilden. Damit ist es möglich, aufbelastbare Weise aus konkreten Angaben zuden Häufigkeiten der Ereignisse/Defekte undvorgegebenen Grenzwerten für Durch-schlupf- und Fehlausschussraten abzuleiten,welche Leistungsfähigkeit das Inspektions-system haben muss, sprich welche Detekti-ons- und Klassifikationsraten notwendig sind.Diese können als Spezifikation in einem Las-tenheft niedergelegt werden. Ferner lassen

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Aktuell | Industrielle Bildverarbeitung in China

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Gute Chancen für deutsche Hersteller

Die industrielle Bildverarbeitung (IBV) be-findet sich in China im Aufwind. Progno-sen zufolge wird der Umsatz der chinesi-schen IBV-Branche in diesem Jahr um20% zulegen, und das Wachstum sollsich in den nächsten fünf Jahren mit jähr-lich 20 bis 25% auf diesem hohen Niveaufortsetzen. Europäische IBV-Anbieter rei-ten auf der Wachstumswelle mit und er-zielten im vergangenen Jahr in Asien mit28% das weltweit höchste Umsatz-wachstum. Chinesische Hersteller wieOPT Machine Vision Tech, Luster LightTech, Daheng Image, MicroVision oderAzure Photonics berichten sogar über einUmsatzplus von 30%. Es gibt mehrereGründe für diesen Boom. So führt die

neue asiatische Freihandelszone, die2015 vollständig in Kraft tritt, schon jetztzu einer Intensivierung des Wettbewerbsund zwingt die asiatischen Staaten zurModernisierung, Rationalisierung und Au-tomation ihrer Industrien. China hat dasUpgrading seiner klassischen Industrie-segmente im zwölften Fünfjahresplanfestgeschrieben, und Länder wie Thai-land, Malaysia, Vietnam oder Indonesienversuchen, sich gegen die zunehmendechinesische Konkurrenz zu behauptenund modernisieren ebenfalls ihre Fabri-ken. Dazu kommen die steigenden An-forderungen der chinesischen und asiati-schen Mittelschichten an Qualität, Effi-zienz und Sicherheit der Produkte. Die

anspruchsvolle Nachfrage der Märkteführt dazu, dass die durchgehende Kon-trolle und Rückverfolgbarkeit der gesam-ten Lieferkette immer wichtiger wird unddie Sicherheit in der Supply Chain geradein China, der globalen Hochburg derMarken- und Produktpiraterie, ein Top-Thema geworden ist. Die technische Ex-pertise deutscher Unternehmen kommtda gerade recht.

Situation der IBV-Branche in China

Die IBV ist in China regional konzentriert.Schwerpunktregionen sind die ProvinzenZhejiang, Jiangsu, das gesamte Yangtze-

Um chinesische Unternehmen international wettbewerbsfähiger zu machen, fördert die Regierung in Beijing jetztdie heimische IBV-Industrie. Da High-End-Produkte aber noch rar sind, setzt sie derzeit auf ausländische Spitzen-technologie. Deutsche Hersteller sind als Lieferanten und Partner gefragt.

Der chinesische IBV-Markt

Bild 1 | Industrielle Digitalkamera MV-VDF von MicroVision

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Bild: © lily - Fotolia.com

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| AktuellIndustrielle Bildverarbeitung in China

inVISION Ausgabe 5/2014 | 15

delta, die Regionen Beijing und Shanghaisowie das Perlflussdelta mit den Metro-polen Guangzhou, Shenzhen und Dong-guan. Forschungsinstitute finden sicheher in Nordchina, große Industrieparkssind hingegen selten. Die industrielle Bild-verarbeitung kommt auch in Chinahauptsächlich in der Fertigung, der Qua-litätssicherung und der Automatisierungzum Einsatz. Wichtigste Abnehmerbran-chen sind die Automobil-, die Halbleiter-und die Elektronikindustrie. Weitere Seg-mente sind die Pharmaindustrie, die Me-dizintechnik, die Umwelttechnik und dieNahrungsmittel- und Getränkeindustrie.Der Food-Sektor ist durch die strengerenchinesischen Gesetze zur Lebensmittel-sicherheit für IBV-Hersteller besonders in-teressant geworden. Schließlich habenjetzt auch die chinesischen Maschinen-bauer die sich ständig erweiternden An-wendungsbereiche von Robotern undIBV-Systemen im Visier. Außerhalb derFabriken finden sich Anwendungen vonIBV beispielsweise in den Bereichen Bio-wissenschaften, Medizin und öffentlicheÜberwachung. Wachstumspotenzial be-steht vor allem in IBV-fremden Bereichen,etwa bei der Automatisierung von Sport-stätten, in der digitalen Kartografie oder

der intelligenten Verkehrstechnik. DerUmweltschutz, die Rüstungsindustrieund die Landwirtschaft sind andere An-wendungsfelder. In all diesen Branchenfragen Chinesen inzwischen nach High-End-Anwendungen. Der IBV-Markt inChina besteht hauptsächlich aus den Be-reichen Linsentechnologie (Optische Lin-sen, Objektive, Sensoren), Machine Vi-sion (hochauflösende Smart Cameras,3D-Scanner), Sicherheitstechnik undLichtquellentechnologie (LED). Neuer-dings besteht reges Interesse an Identifi-kationssystemen (z.B. über den Finger-abdruck), an automatischen Personen-kontrollen für Fabriken und an Technik für3D-Applikationen.

Professionelle Marktforschungund Partnersuche

Deutsche Hersteller, die am chinesischenIBV-Markt interessiert sind, sollten profes-sionelle Marktstudien durchführen, dieauf soliden Daten und vertiefenden Ex-perteninterviews basieren. Auch dieSuche nach chinesischen Kunden undPartnern ist eine Herausforderung. Mitrund 15 Mio. registrierten Unternehmenist der chinesische Markt extrem unüber-

sichtlich. Die richtigen Käufer, Absatzmitt-ler oder Kooperationspartner zu findengleicht für deutsche Hersteller oft einemStochern im Nebel. Kunden und Partnerkönnen mit Hilfe von Datenbanken iden-tifiziert werden, die sehr viele chinesischeund asiatische Unternehmen umfassenund nach Branchen und Produktgruppensehr fein selektierbar sind. Solche Daten-banken verschaffen deutschen IBV-Her-stellern im China- und Asiengeschäfteinen deutlichen Wettbewerbsvorteil.Viele chinesische Firmen agieren als Ver-triebspartner ausländischer Hersteller,was einer der wichtigsten Vertriebswegefür IBV in China ist. Der Direktvertrieb istselten, der indirekte Vertrieb über einenAgenten spielt eine deutlich größereRolle. Wichtig ist, potenzielle Partner undAgenten durch Background-Checksgenau zu überprüfen. ■

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USB3-Vision-Kamera ersetzt FireWire in Prüfzellen

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USB3-Vision-Kamera ersetzt FireWire in Prüfzellen

Wachablösung

Der Kosten- und Qualitätsdruck im Be-reich der Automobil-Zulieferer und derenZulieferer ist seit jeher hoch und betrifftausnahmslos jedes Bauteil. Egal ob ge-stanzt, gespritzt, galvanisiert oder mon-tiert. 100%-Kontrollen werden vorausge-setzt, auch wenn diese nicht immer rea-lisierbar sind. Beispielsweise sorgen re-flektierende Bauteile, geringe Messgrö-ßen oder hohe Geschwindigkeiten, datechnisch nur schwer lösbar, oft dafür,dass nur stichpunktartig getestet werdenkann. Die Folgen, wie die Rücksendungvon kompletten Chargen, werden in Kaufgenommen, auch wenn dies einer Grat-wanderung gleicht. Zum einen leidet dasImage als Zulieferer, zum anderen entste-hen erhebliche Folgekosten. Als Systemintegrator mit direktem Kun-denkontakt kennt die Hayeg Process-control GmbH mit Sitz in Freyung natür-lich die Problematik und hat infolgedes-

sen 2011 die Entwicklung einer neuenProduktfamilie in die Wege geleitet. Imersten Schritt wurde begonnen, eine ei-gene, Bildverarbeitungssoftware mit‘One-Touch’-Bedienkonzept zu entwi-ckeln. Danach folgte der zweite Schrittmit der Entwicklung einer modularen unduniversellen Prüfzelle. Konzipiert wurdediese für berührungslose Oberflächen-kontrollen und Messaufgaben in derStanz- und Umformtechnik. Als Voraus-setzung für die Hardware wurde eine re-produzierbare Genauigkeit im μm-Be-reich und Geschwindigkeiten von mehrals 2.000 Teilen/min definiert. Die Prüf-zelle sollte als modulares Element mit ei-genem Bandantrieb flexibel in Produkti-onsstraßen eingebunden werden. Für die Mobilität der Prüfzelle und derVerwendbarkeit in rauen Umgebungenwie der Stanzerei oder der Montage ließsich Hayeg etwas Besonderes einfallen.

Das industrietaugliche Gehäuse ist zumeinen mit Industrierollen versehen undfahrbar, zum anderen sorgt ein Lüftungs-management für Staubfreiheit im Ge-häuse. Bei den Kameras vertraute manauf FireWire. Eine hohe Bandbreite, einestandardisierte Kamerasteuerung undbestens geeignet für den Mehrkamera-betrieb sprachen für sich. Letzterespasste auch in das Konzept des modu-laren Systemaufbaus. Die Kamera kannmit bis zu sechs Kameras ausgestattetwerden, sodass auch 3D-Aufnahmenmöglich sind. Zusätzlich sorgen hochauf-lösende, telezentrische Industrieobjektivefür verzerrungsfreie Bilder. Damit warenalle Komponenten ausgewählt, program-miert, entwickelt und integriert, sodassHayeg mit dem Vertrieb der HCS getauf-ten Serie starten konnte. Doch lange währte die Freude über dasErgebnis nicht. Während es 2011 die

Bild 1 | Die neue Generation der HCS-Prüfzellen setzt zukünftig auf USB3.0 statt FireWire.

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Gerade für Mehrkameralösungen hat der USB3.0-Standard durch bidirektionale Kommunikation und dasWegfallen des Geräte-Pollings ideale Voraussetzungengeschaffen, um FireWire-Kameras auf dem Bildverar-beitungsmarkt zu ersetzen. Die weite Verbreitung undhohe Bandbreite der Schnittstelle sind weitere Gründe,die für einen Wechsel sprechen. Auch deshalb ersetztder Systemintegrator Hayeg Processcontrol in seinenuniversellen Prüfsystemen HCS FireWire- durchUSB3.0-Kameras.

Titelstory |

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Bild 2 | Die USB3.0-Kamera mvBlueFOX3 hat mit einer Größe von 39x39x24mm einem integrierten256MB-Bildspeicher sowie einem FPGA mit vielen Smart Features.

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richtige Entscheidung war, hinsichtlichder Anforderungen auf FireWire zu set-zen, kam das Ende der Schnittstelleschneller als gedacht und mündete indie Abkündigung der FireWire-Kameradurch den Hersteller. Der Grund für dasschnelle Ende der Schnittstelle ist raschgefunden: USB3.0 und Windows 8.USB3.0 bietet eine um den Faktor fünfhöhere Bandbreite im Vergleich zu Fire-Wire-b und ermöglicht somit Vision-An-wendungen mit höheren Bildraten, Auf-lösungen und anderen Pixelformaten.Des Weiteren ist die CPU-Auslastung beiUSB3.0 wie bei FireWire äußerst gering.Die Echtzeitfähigkeit dagegen sogar bes-ser. Insgesamt zeigt USB3.0 kürzere La-tenz-/Jitterzeiten als FireWire. DiesesPaket in Verbindung mit der Abwärts-kompatibilität trug dazu bei, dass dieSchnittstelle innerhalb kürzester Zeitquasi zum Consumer-Standard wurde.Einen weiteren Tiefschlag versetzte Fire-Wire die Entscheidung von Microsoft, dieSchnittstelle ab Windows 8 nicht mehrnativ zu unterstützen. Damit ging Fire-Wire k.o.

Hayeg schreckte das Aus von FireWirenicht ab, sondern machte aus der Noteine Tugend. Ein kompetenter Ansprech-partner für die USB3.0-Schnittstellewurde in Matrix Vision schnell gefunden.Mit USB3.0 alleine ist es aber nichtgetan. Ein Vorteil von FireWire war diestandardisierte Schnittstelle zur Kamera-steuerung. Mit USB3 Vision gibt es dieseauch für USB3.0. Die passende Kamerafür die Prüfzelle war schnell gefunden.

Die mvBlueFox3-1020G mit einem1/1,8"-CMOS-Sensor von e2v,1.600x1.200 Pixel Auflösung und einermaximalen Framerate von 51,7Hz erhöhtdie Auflösung des Prüfsystems und liefertmehr Bilder als der Vorgänger. Der Sen-sor hat zudem eine zu CCD-Sensorenvergleichbare Bildqualität und bestichtdurch seine hohe Empfindlichkeit. Durchdie kompakte Bauform konnte die Ka-mera problemlos in das bestehende Sys-tem integriert werden. Auch die Soft-ware-Anbindung wurde durch die Unter-stützung von Matrix Vision schnell vollzo-gen. Aber nicht nur das sprach für dieZusammenarbeit: „Die Bandbreite an un-terschiedlichen Produktfamilien mit unter-schiedlichen Schnittstellen war ein weite-res Plus”, so Gerhard Haydn, Geschäfts-führer der Hayeg Processcontrol. „ Sokonnte mit der Low-Cost-USB2.0-Ka-mera mvBlueFox-IGC die HSC-Serie umeine kostengünstige Variante erweitertwerden”, führt Haydn fort. Da alle Pro-dukte einen einheitlichen Treiber verwen-den, gestaltete sich die Integration derKamera ebenso einfach wie die beimHigh-End-Bruder. ■

www.matrix-vision.de

Autor | Dipl.-Inform. (FH) Ulli Lansche,Technischer Redakteur, Matrix VisionGmbH

| TitelstoryUSB3-Vision-Kamera ersetzt FireWire in Prüfzellen

Bild 3 | In die Produktionsstraße integrierte Prüfzelle mit eigenem Bandantrieb

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Wahrnehmungskamera zur Echtzeitführung von Robotern

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Wahrnehmungskamera

Echtzeitführungvon Robotern

Was ist eine Wahrneh-mungskamera?

U. Furtner: Die Perception Camera istein optisches System, das Objekte in sei-ner Umgebung wahrnehmen kann. DieEigenschaften und die grundlegendenPrinzipien sind dem menschlichen Auge,in Verbund mit dem Gehirn, nachemp-funden. Sehen Sie eine Punktmatrix,wenn Sie in dieses Zimmer schauen?Nein, Ihr Gehirn interpretiert die Szenesofort. Sie erkennen einen Stuhl, einenTisch, einen PC, aber keinen wirren Hau-fen von Farbpunkten. Die Objekte sindIhnen bekannt, weil Sie sie gelernt habenund im Laufe des Lebens erfahrenhaben, was man damit machen kann.Aber woher wissen Sie eigentlich welche‘Bildteile’ zum Stuhl und welche zumHintergrund gehören? Das Auge ist dieKamera, dessen Bild im Gehirn verarbei-tet wird. Der Mensch erkennt damit sehrgut starke Kontrastunterschiede, wieKanten und Strukturen. Er erkennt auchmittels 3D den Abstand der Objekte zu-einander. Aber wie erkennen Sie eineHeuschrecke im Gras? Durch Bewe-gung! Ich erkenne braune Pilze im Waldam besten, indem ich mich selbst dabeibewege. Die feinen Bewegungsunter-

schiede der Pilzhaube gegenüber demHintergrund, aufgrund des unterschiedli-chen Abstandes reichen schon aus, umdarauf aufmerksam zu werden. Die Auf-gabe der Perception Camera ist es, be-kannte Objekte wahrzunehmen undderen Position, Lage und Bewegung imRaum zu bestimmen.

Welche Vorteile ergebensich dabei?

U. Furtner: Die zu erkennenden Objektebeschreibt man mit seinen prinzipiellenEigenschaften. Die Perception Camerazeigt anschließend alle Objekte mit die-sen Eigenschaften in Video-Echtzeit an.Dazu nutzt sie vielfältige Verfahren undkombiniert sie geschickt, z.B. sollen Qua-der oder komplexere Formen, wie Fla-schen erkannt werden, gleichgültig obdiese sich bewegen oder still stehen. DieKamera stellt ihre Aufmerksamkeit auf dieeingelernten Objekte ein und liefert Posi-tion, Größe, Ausrichtung im Raum, denidealen Greifpunkt und die Bewegungs-geschwindigkeit der gefundenen Objekte.Dabei kann sie auch eng aneinander lie-gende Packungen auseinander halten.Der Erkennungsbereich startet bei eini-

gen Zentimetern und reicht bis zu meh-reren Metern mit ein und derselben Ka-mera. Sie ist also ideal für die Verfolgungvon Objekten im Raum oder für die Mon-tage auf einem Roboter, der zunächstgrob in der Ferne seine Palette sieht, umdann beim näheren Hinsehen auch ein-zelne Schachteln zu erkennen. Sollte dieKamera einen Schlag abbekommen oderdurch das Transportsystem kontinuierlichdurchgerüttelt werden, stellt sie sich au-tomatisch wieder richtig ein, ohne irgend-welche speziellen Kalibrationsvorlagen.

Was sind die Einsatzge-biete für solche Systeme?

U. Furtner: Im Logistik-/Automotive-Be-reich wären das die Größen- und Volu-menbestimmung von Objekten, die stillstehen oder in Bewegung sind. Für die Palettierung, De-Palettierung undPick&Place-Aufgaben von komplexenSzenen, wie sie bei einem Griff in dieKiste vorkommen. Durch die Robustheitund Erkennungsgeschwindigkeit lassensich auch Roboter in Echtzeit führen. ■


Bild 1 | Uwe Furtner, Geschäftsführer, Matrix Vision GmbH

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Matrix Vision stellt auf der Vision erstmals eine Wahrnehmungskamera(Perception Camera) vor. inVISION sprach mit Geschäftsführer UweFurtner über die Einsatzmöglichkeiten des neuen Kamerakonzeptes.

Titelstory |

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Aktuell | Zehn Gründe, warum Sie die Vision besuchen sollten

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Zehn Gründe, warum Sie die Vision besuchen solltenWir rechnen mit Ihnen!

Das internationale Interesse an derMesse wächst. „ Der Anmeldestandzählte Anfang Juli bereits knapp 360Aussteller. Dabei erreicht der Auslands-anteil mit 54% einen Rekordwert. Dasunterstreicht die internationale Relevanzder Vision als Leitmesse”, so ThomasWalter, Bereichsleiter Industrie & Techno-logie der Messe Stuttgart. „ Wir sindüberzeugt, dass wir das gesteckte Zielvon 400 Ausstellern erreichen können”,so Walter weiter. Dafür stehen die Halle 1der Messe Stuttgart plus das Foyer zurVerfügung. Im Folgenden finden Sie zehn

Gründe, warum Sie die Vision 2014 aufkeinen Fall versäumen sollten:

1. Weltleitmesse der Bildverarbeitung:Auf keiner anderen Messe weltweit findenSie das Thema Bildverarbeitung derartkomplett abgebildet. Die Vision deckt daskomplette Spektrum an Bildverarbei-tungstechnologie ab, ob Komponenten,schlüsselfertige Komplettlösungen, prak-tische Anwendungen oder zugehörigeDienstleistungen. Die Vielfalt der Kompo-nenten reicht vom Bildsensor, über dieKamera, Optik, Framegrabber, Rechner,

Software bis hin zur Beleuchtung, Kabelund Zubehör.

2. Schwerpunkt Vision4Automation:Mit dem Themenschwerpunkt Vision4Automation zeigt die Messe noch mehrAnwendernähe. Was die Bildverarbei-tung für die Automatisierung zu bietenhat, rückt auf der diesjährigen Visiondurch verschiedene Events in den Fokus(Bild 1). Insbesondere Bildverarbeitungs-Einsteiger aus dem Bereich Automatisie-rung sollen dabei angesprochen wer-den, z.B. durch eine Vortragsreihe inner-

Bild 1 | Für Automatisierungsanwender, die bisher noch nie auf der Vision gewe-sen sind, bietet die Messe dieses Jahr viele Gründe für einen Messebesuch.

IPC4VisioN StaNd

+ VISION INtegratioN Area

+ VisioN4AutomatioN Tour

+ INdustrial VisioN Days

+ VisioN Academy

+ MachiNe VisioN StaNdards

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VISION 2014

WIR RECHNEN MIT IHNEN!

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Nach dem ersten vollendeten Zweijahresturnus stehen für die diesjährige Vision vom 4. bis 6. November vieleNeuigkeiten auf der Agenda: Erstmals gibt es den Gemeinschaftsstand IPC4Vision, auf dem namhafte Industrie-PC-Hersteller ihre Innovationen präsentieren. Das Vortragsforum Industrial Vision Days wird neu strukturiert undzudem gibt es zwei neue Themenschwerpunkte: Traffic Vision sowie Vision4Automation.

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| AktuellZehn Gründe, warum Sie die Vision besuchen sollten

halb der Industrial Vision Days (Punkt 6),durch das Angebot der Vision Academy(Punkt 7) und letztlich durch eine ent-sprechende Kennzeichnung der Ausstel-ler, die auf diesem Gebiet tätig undkompetent sind, mit dem Logo der self-guided Vision4Automation-Tour.Partner der Vision4Automation Dach-kampagne sind VDMA Industrielle Bildverarbeitung, EMVA, LandesmesseStuttgart, Vision Academy und der TeDoVerlag mit seinen Fachzeitschriften SPS-Magazin und inVISION.

3. Schwerpunkt Traffic Vision: In ähn-licher Weise wird es zum SchwerpunktTraffic Vision eine Vortragsreihe geben,welche die Innovationen und Anwen-dungen von Bildverarbeitungssystemenim Bereich Verkehrsüberwachung, -lei-tung, -sicherheit und Transport deutlichmacht. Auch hier wird dem Besucher

die Orientierung durch eine Kennzeich-nung aller teilnehmenden Aussteller-stände erleichtert.

4. Gemeinschaftsstand IPC4Vision: Einechtes Highlight ist der SonderstandIPC4Vision im Eingangsbereich der Halle 1,der dieses Jahr initiiert wird. Mit elf namhaf-ten Ausstellern von Industrie-PCs, wie z.B.Siemens, Kontron, Advantech, Bressner,Plug-In, ist der Stand vom Start weg eingroßer Erfolg, und zeigt, was die IPCs in-zwischen alles für die Bildverarbeitung zuleisten imstande sind.

5. Sonderbereich Integration Area:Dem Markttrend nach Komplettlösungenwird die Vision durch die IntegrationArea gerecht, die bereits zum fünftenMal stattfindet. Hier findet der Besucherausschließlich Lösungsanbieter und Sys-temintegratoren, die ihm helfen, Bildver-

arbeitungslösungen in die Automatisie-rungsstrukturen der eigenen Firma zu in-tegrieren. Mit 38 Ausstellern gibt es dorteinen neuen Rekord zu verzeichnen.

6. Vortragsforum Industrial Vision Days:Das Technologieforum Industrial VisionDays, wird erneut von der VDMA Fachab-teilung Industrielle Bildverarbeitung orga-nisiert und findet erstmals auf zwei Forenstatt. Dabei sind die folgenden zehn The-mencluster geplant: Zum einen Kamera-Technologie, Optik und Beleuchtung,Bildverarbeitungssoftware, 3D, Embed-ded Vision und Industrie-PCs, zum ande-ren Standards, Forschung&Innovation,Bildverarbeitung für die Traffic-Industrie,Bildverarbeitung für die Automatisierungund schließlich New Visions for Vision.

7. Vision Academy: Auch in diesemJahr ist für die Weiterbildung in Sachen

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Aktuell | Zehn Gründe, warum Sie die Vision besuchen sollten

Kostenfreie Eintrittskarten für die VisionFalls Sie noch keine Eintrittskarte für die Vision 2014 haben, lädt Sie die Fachzeitschrift inVISIONgerne nach Stuttgart ein. Um an eine kostenfreie Eintrittskarte für die Messe zu kommen, einfachauf www.messe-stuttgart.de/tickets gehen und den Aktionscode ínVision-VISION-2014éin-geben (bitte Schreibweise beachten). B

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Bildverarbeitung während der Messe ge-sorgt. Da die Vision Academy zudemPartner der Vision4Automation Kampa-gne ist, wendet sich das Veranstaltungs-forum dieses Mal besonders an Automa-tisierungstechniker, mit dem Ziel, die Bild-verarbeitung greifbar zu machen. Die Vi-sion Academy findet in Zusammenarbeitmit der Vision Academy Erfurt statt.

8. Sonderschau International MachineVision Standards: Internationale Ver-bände wie AIA, EMVA und JIIA kooperie-ren, wenn es darum geht, die verschie-denen Bildverarbeitungs- und Schnittstel-

lenstandards voranzutreiben, auf demWeltmarkt zu etablieren und zu aktualisie-ren. Im Rahmen der gemeinsamen Son-derschau Ínternational Machine VisionStandards´ stehen die Verbände wiederRede und Antwort zu den relevantenStandards. Was ist z.B. für welche An-wendung geeignet oder welches sind dieneuesten Standardversionen?

9. VDMA Technologietage IBV: Unterdem Motto ´Forschung trifft Industrie´stellen renommierte Institute marktrele-vante Forschungsarbeiten vor. Die Expo-nate befinden sich direkt in der Halle 1.

10. Messestand inVISION: Natürlichhat auch die inVISION einen eigenenMessestand in Stuttgart. Sie finden unsim Foyer direkt hinter dem Drehkreuzim Eingangsbereich. Dort können Siedie aktuellen Ausgaben der inVISIONabholen, sich für unseren kostenfreieninVISION Newsletter eintragen odergratis den offiziellen Faltplan zur Vi-sion4Automation Kampagne – inkl.Hallenplan der Messe – mitnehmen. ■

www.vision-messe.de

Bildverarbeitung für Automatisierer, nicht Experten

Vision4Automation Tour

Insbesondere Bildverarbeitungs-Einsteiger aus demBereich Automatisierung sollen im Rahmen der Vi-sion4Automation-Kampagne angesprochen werdenund dieser Besuchergruppe auf der Vision, für sie in-teressante und speziell für die Bedürfnisse der Auto-matisierung entwickelte Inhalte zur Verfügung gestelltwerden. Die an der Vision4Automation-Tour teilneh-menden Firmen bieten dabei spezielle Produkte oderLösungen an, die sich vornehmlich an den Automati-sierungsanwender richten. Die 20 Teilnehmer-Firmensind leicht auf der Messe an den Vision4Automation-Logos an den jeweiligen Ständen zu erkennen. ■

www.vision4automation.de

Bild 1 | Hallenplan der Vision 2014. Die gelb markierten Bereiche zeigen die Platzie-rung der teilnehmenden Firmen der Vision4Automation-Tour an.

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Der erstmals auf der Vision stattfindende The-menschwerpunkt 'Vision4Automation' zeigt, wasdie Bildverarbeitung für die Automatisierung zubieten hat. Im Rahmen der Kampagne findetauch die Vision4Automation-Tour statt, derenTeilnehmer bzw. Produkte und Lösungen im Fol-genden kurz vorgestellt werden.


| AktuellTeilnehmer Vision4Automation Tour

Ultra-High-Resolution-Kamera

Die Sapphire-Kamera-Plattformwurde speziell für OEMs entwickelt.

Die S-25A30 ist eine 25MP CMOS-Global-Shutter-Kamera und liefert über Camera Link Bil-der mit 5.120x5.120 Pixel bei 32fps. Wenn man die ROI-Funktion nutzt, kann die Frameratesogar auf 100fps bei 8MP gesteigert werden. Die Kamera ist für maximale Pixelqualität aus-gelegt, weshalb der CMOS-Sensor Vita 25k von Onsemi verwendet wurde.

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Neuheiten Vision4Automation inVision 5 2014_inVISION 08.10.2014 16:01 Seite 23

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Vom optischen Sensor bis zum Kamerasystem

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Framos GmbH • www.framos.de

Bild: Framos GmbH

Halle 1Stand D42

Inline-Faserwinkelmesssystem

Störkonturen, wie helle/dunkle Stabilisie-rungsfäden, Matrix, Netz- und Klebemittelbeeinflussen das Messresultat nicht.

Das Inline-Prüfsystem zur Messung von Faserwinkeln bei Faserverbundwerkstoffen istein kompaktes IP67-Modul mit integrierter Beleuchtung und WLAN sowie einer Takt-zeit von weniger als einer Sekunde. Die Messung von primärer und sekundärer Faser-winkel sowie die Standartabweichung der Winkel oder lokale Winkelfehler ist damitmöglich. Das System ist robust gegen Helligkeitsschwankungen und Materialfarben. Hengstmann Solutions GmbH • www.hengstmann.comB

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Halle 1Stand C25



13MP-Kamera mit Autofokus und USB 3.0

Verschraubbare Kameraverbindersowie ein rMagnesiumgehäuse ma-chen die XC industrietauglich.

Die USB3-uEye-XC-Kamera mit 13-MP-Modul verfügt über Features wie Autofokus,Auto-Gain, Auto-White-Balance, Face Detection, 16-facher Digitalzoom und automa-tische Bildstabilisierung. Sie liefert völlig selbstständig unter verschiedensten Rahmen-bedingungen ein außergewöhnliches Bild. Die Anbindung und Steuerung der Kameraerfolgt über die kostenlose IDS Software Suite; optional als UVC-Variante erhältlich.

IDS GmbH • www.ids-imaging.de

Bild

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mbH

Flächenleuchten für mittlere bis große Baugrößen

Die LG-Beleuchtungen sind vorrangigfür die Durchlichtbeleuchtung größe-rer Objekte konzipiert.

Die LG-Beleuchtungsserie umfasst Leuchtfeldgrößen von 100x100 bis400x300mm. Standardmäßig werden die Flächenleuchten in den Lichtfarben Rot,Infrarot und Weiß angeboten, optional sind die Beleuchtungen allerdings auch inBlau und Grün erhältlich. Die LightGuides sind als Durch- und Auflichtvariantensowohl für den Permanent- als auch für den Blitzbetrieb verfügbar.

iim AG • www.iimag.de

Bild

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Kleines Schwergewicht mit 46g

Die Go-5000 ist mit Power-over-MiniCamera Link, USB3 Vision oder Power-over-GigE Vision lieferbar.

Die Kamera Go-5000 baut auf einem 5MP-CMOS-Sensor auf, ist kleinformatig(29x29x41,5mm) und wiegt nur 46g. Sie liefert volle 5MP-Auflösung (2.560x2.048Pixel) bei bis zu 107fps im Modell Power-over-Mini-CameraLink. Zudem können1.080p HD-Video und - je nach Schnittstelle - auch als VGA-Kamera (640x480 Pixel)mit fast 450fps eingesetzt werden.

JAI A/S • www.jai.com

Bild

: JA

I A/S

Smart-Kamera mit viel Power

Unterstützt wird die intelligenteKuvioKamera von der Soft-ware-Plattform BlueOcean.

Die Kameraplattform KuvioKamera hat mit Multicore-FPGAs, Multicore-DSPs und Multicore-ARM-Prozessoren viel Power an Bord. Sie hat zwei oder vier ARM-Prozessoren, vier oder achtDSPs sowie ein 256 gate element FPGA, das die BlueOcean Quad-Core-Software für paralleleVerarbeitung verwendet. Die Kameras hat 2, 6 oder 12MP s/w oder 4c-Sensoren, die bis zu160fps bei voller und 1.000fps bei normaler Auflösung aufnehmen.

Kuvio Automation Ltd • www.kuviovision.com

Bild

: Kuv

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Halle 1Stand F72

Halle 1Stand C62

Halle 1Stand F52

Halle 1Stand D84

Teilnehmer Vision4Automation TourAktuell |



LED-Beleuchtung für Basler-Kameras

Mit den optional erhältlichen Kamera-und Wandhaltern sowie Anschlusska-beln können kosteneffiziente Auflicht-sensoren aufgebaut werden.

Die Flat-Dome-LED-Beleuchtungen der TLi-Serie mit integriertem Blitzcontroller ermöglichenden Aufbau von kompletten Kamerassensoren. An die Einheit werden die Kameras der Bas-ler-ace- Serie direkt angeschlossen. Gesteuert über das ‘ExposureActive’-Signal der Ka-mera ermöglicht der integrierte Blitzcontroller einen zur Bildaufnahme synchronen Blitzbe-trieb. Der 24VDC- Eingang versorgt die Beleuchtung mit Spannung und über den integrier-ten DC-DC-Wandler die Kamera mit 12V.

MBJ Imaging GmbH • www.mbj-imaging.com

Bild

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mbH

Halle 1Stand B72.8

Optik-Lösungen für die Automation

MaxxVision bietet ein umfangreichesPortfolio an, u.a. Industriekameras,Optiken und LED-Beleuchtungen.

MaxxVision hat mit seiner Industrieerfahrung ein erprobtes Konzept entwickelt, mitdem Spezialanfertigungen kosteneffizient und schnell realisiert werden können: Vonder Anforderungsanalyse über Design bis hin zur Serienfertigung. So können die op-tischen und mechanischen Eigenschaften von Objektiven jeglichen Typs nach Kun-denanforderung angepasst werden.

MaxxVision GmbH • www.maxxvision.de

Bild: MaxxVision GmbH

Halle 1Stand E31

- Anzeige -



Teilnehmer Vision4Automation TourVAktuell |

Intelligente Qualitätskontrolle in der CFK-Fertigung

Pixargus wandelt sichvom Komponentenher-steller zum Systempart-ner für die integrierte100%-Kontrolle

Pixargus liefert jetzt als Systemausrüster die gesamte Inline-Messtechnik für die Inline-Qualitätskontrolle von Carbonfasergelegen, die zunehmend im Automobil- und Flug-zeugbau verwendet werden. Als Lieferant der Komplettlösung zeichnet man sich auchfür die Datenauswertung verantwortlich: Das Unternehmen verknüpft die Messergeb-nisse unterschiedlicher Sensoren, die von verschiedenen Stellen in der Produktionstammen, auf einer ‘Landkarte’ zu einer Gesamtschau.

Pixargus GmbH • www.pixargus.de

Bild

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mbH

Embedded-Multi-Kamera-System

Zusätzlich zum Touchscreen befindensich auf der Vorderseite Einstellmög-lichkeiten über Tasten und ein USB-Port.

Geva-312T ist ein skalierbares Multi-Kamera-Bildverarbeitungssystem mit integrierterSteuerung über einen 12“-Touchscreen. Es verfügt über einen Dual-Core-Prozessormit 1,6GHz und zwei GigE-Ports. Zusätzliche Kameras können über GigE-Switcheshinzugefügt werden. Das System ist mit iNspect Express oder Sherlock ausgestattet.Beide Softwarepakete stellen umfangreiche Bildverarbeitungsfunktionen, Kommuni-kationsprotokolle und Laufzeit-Oberflächen zur Verfügung.

Stemmer Imaging GmbH • www.stemmer-imaging.de

Bild

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mbH

Sechs Million 3D-Punkte/Sekunde

Die Cirrus3D-Sensoren sind als festeoder mobile (in einem Roboter ver-baute) Komponenten einsetzbar.

Die Produktserie der autonomen Cirrus3D-Sensoren wurde speziell für 3D-Vision-An-wendungen entwickelt. Sie verwenden ein strukturiertes blaues LED-Licht und sind ineinem Stereoskopsystem zusammengefasst, das bereits werksseitig kalibriert wurde.Die Sensoren erfassen 6Mio. 3D-Punkte in weniger als einer Sekunde und werden indrei Gehäusegrößen (150x150x50 bis 1.200x1.000x1.000mm) angeboten.

Visio Nerf • www.visionerf.com

Bild: Visio Nerf

Halle 1Stand B06

Halle 1Stand E52

Halle 1Stand D11

Ultrakompakte 3D-Sensorfamilie

Auf der Vision wird dienächste Generation der Ecco-Serie vorstellen.

Die Ecco-Serie von SmartRay hat durch kompaktes Design und den technischen Eigenschaftenden Einstieg in den 3D-Sensor-Markt stark vereinfacht. Die im Frühjahr 2014 vorgestellten ModelleEcco 35 und 55 überzeugen durch ihre ultrakompakte Bauform und das geringe Gewicht. DieLeistungsdaten und der attraktive Preis machen die Lasersensoren zuridealen Lösung für ein breites Feld von 3D-Applikationen.

SmartRay GmbH • www.smartray.de

Bild

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mbH

Halle 1Stand G74


VISION4AUTOMATION

Firma Thema Stand www

Adimec Advanced ImageApplikationsspezifischeHochleistungskameras

1G68 www.adimec.com

AIT Austrian Instituteof Technology GmbH

Österreichs größte außeruniversi-täre Forschungseinrichtung

1D82 www.ait.ac.at

Allied Vision TechnologiesGmbH

Hersteller von leistungsstarken Digitalkameras für die BV

1F62 www.alliedvisiontec.com

autoVimation GmbHGehäuse, Montageklemmen &Haltearme für IBV-Komponenten

1D02 www.autovimation.com

Baumer GmbHKomponenten für die automati-sierte Bildverarbeitung

1F32 www.baumer.com

Cognex Germany Inc.Industrielle Bildverarbeitungs-und ID-Systeme

1D72 www.cognex.com

Euresys S.A.Framegrabber und MachineVision Software Tools

1G43 www.euresys.com

Fisba Optik AGAnbieter von optischen Systemenund Komponenten

1I51 www.fisba.ch

Framos GmbHImaging products, engineeringsupport & imaging solutions

1D42 www.framos.de

Hengstmann Solutions GmbHMaßgeschneiderte IBV- undAutomatisierungslösungen

1C25 www.hengstmann.com

IDS Imaging DevelopmentDigitale Industriekameras mitUSB- oder GigE-Schnittstelle

1F72 www.ids-imaging.com

iim AG measurement+engineering

Komplettlösungen undBeleuchtungen für die IBV

1C62 www.iimag.de

JAI A/SDigitale CCD-/CMOS-Kamerasfür alle Branchen

1F52 www.jai.com

Kuvio Automation Ltd.Software & Embedded Hardwarefür die IBV

1D84 www.kuviovision.com

Maxxvision GmbHKomponenten für die IBV undvisuelle Kommunikation

1E31 www.maxxvision.com

MBJ Imaging GmbHLED-Beleuchtungen und-Lösungen für die IBV

1B72.8 www.mbj-imaging.com

Pixargus GmbHAutomatisierte Inspektionssystemefür Profile, Rohre & Bahnware

1B06 www.pixargus.de

SmartRayInnovative 3D-Sensoren für alle Bereiche der IBV

1G74 www.smartray.de

Stemmer Imaging Europas führender Anbieter vonBildverarbeitungstechnologien

1E52www.stemmer-

imaging.de

Visio Nerf SA3D-Vision Robotik, optischeSortierung, Kontrolle & Inspektion

1D11 www.visionerf.com


Die Teilnehmer der V4A-Tour

xiD CCD2.8 MP bis 12 MPultra low-noise

xiQ CMOS

USB3.0-Kameras

xiMUSubminiatur- USB2-Kameras

HSIMiniatur-Hyperspektralkameras

xiCEHigh-endKameras

www.ximea.com

schnell robust kompakt

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USB 3.0 KamerasSuperSpeed

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Aktuell | EMVA Kolumne: International Vision Night und Vision 2014

30

International Vision Night und Vision 2014

Herbsttreffen in Stuttgart

In Halle 1, Stand B09 stehen Expertenbereit, um über die Grundlagen und Wei-terentwicklungen der gängigsten Schnitt-stellenstandards in der Bildverarbeitungzu informieren. Erstmals werden regel-mässige Kurzvorträge eine Einführung zuden jeweiligen Standards bieten. Wirladen alle inVISION-Leser ein, den Inter-national Machine Vision Standards-Standmit ihren Fragen oder ganz unverbindlichzu besuchen. Das Thema Standardisie-rung wird während der Messetage auchzahlreiche Meetings mit EMVA-Beteili-gung beherrschen, unter anderem dasG3 Treffen, dem Zusammenschluss derdrei wichtigsten Bildverarbeitungsver-

bände. Unter dem Dach der G3 findetzudem eine Reihe von Kick-off-Meetingsdes Future Standard Forums statt, wel-che die Standardisierung in weiteren Be-reichen der Bildverarbeitung wie etwa derBeleuchtung vorantreiben werden. Nureinen Steinwurf vom Hauptbahnhof ent-fernt findet in diesem Jahr die Internatio-nal Vision Night 2014 mitten im ZentrumStuttgarts im angesagten RestaurantAmici mit angeschlossener Clubloungestatt. Im Vorfeld der stressigen Mess-etage bietet die Vision Night als derEMVA-Networking Event am Vorabendder Vision-Eröffnung die perfekte Mi-schung aus Networking und Partyatmo-

sphäre in relaxter Umgebung. Da einGroßteil der internationalen Bildverarbei-tungsszene an diesem Abend bereits inStuttgart angekommen ist, der idealeTreffpunkt. EMVA-Mitglieder und Nicht-mitglieder sind herzlich eingeladen, daslockere Get-together zu besuchen undkönnen sich unter der folgenden Web-adresse kostenpflichtig anmelden. ■

www.emva.org/VN2014

Bild 1 | Das EMVA Networking Meeting – die International Vision Night – findet am Vorabend der Vision statt

Bild

: EM

VA

Nach einem Jahr Abstinenz steht der Herbst 2014 wieder im Zeichen der Branchenleitmesse Vision 2014 in Stuttgart.Die EMVA als Partner der Messe wird in Kooperation mit ihren Partnerverbänden aus Nordamerika (AIA) und Japan(JIIA) während der drei Messetage wieder federführend den International Machine Vision Standards Booth betreuen.

Halle 1Stand B09

Autor | Thomas Lübkemeier, General Manager, EMVA

91178_EMVA European Machine Vision Association_RAKT_INV_inVISION 08.10.2014 16:52 Seite 30

Marktübersicht USB-Kameras | Kameras & Interfaces


Basler AGAhrensburg

04102/ 463-500www.baslerweb.com

ace (USB 3.0)Basler

Elektro, Maschinenbau, Automobilindustrie, Pharma,Medizintechnik, Lebensmittel, Kunststoff, Holz

Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung, Sicherheitstechnik, Verkehr, Montage,

Robotik, VerpackungOberflächeninspektion, Vollständigkeitsprüfung,

Identifikation, Positionserkennung

CMOS-Sensor✓/ ✓-/ ✓✓

VGA bis 14 MP (659 x 494, 4608 x 3288)-

56 MB Frame Buffer, Image Pre-Processing

/ bis 165 Bilder pro Sekunde

Binning, Gamma Correction, Auto-Gain, Auto-Exposure, u.v.m.

AOI-Feature12 Bit

RGB 12 Bit1 opto-isolated, 1 x GPIO, 1 opto-isolated, 1 x GPIO

USB 3.0

Baumer GmbHFriedberg

06031/ 6007-0www.baumer.comBaumer MX-Serie

BaumerAutomobilindustrie, Maschinenbau, Sondermaschi-nenbau, Elektro, Kunststoff, Lebensmittel, Pharma

Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung, Montage, Verpackung, Abfülltechnik, Robot

Oberflächeninspektion, Vollständigkeitsprüfung,Messtechnik, Identifikation, Position

✓/ ✓-/ ✓✓

VGA bis 4 Millionen Pixel✓

Einfache, flexible Integration durch abgesetzten Sensorkopf

/ 27 bis 160 Bilder/s

applikationsabhängigLook-Up Tabellen, YUV, RGB Farbrechnung, Gamma

Partial Scan (ROI), Binning8 Bit / 12 Bit

3x 8 Bit / 3x12 Bit1 Eingang (Trigger), 3 Ausgänge

PoE

VertriebOrtTelefonInternet-AdresseProduktnameHerstellerBranchenschwerpunkte

Anwendungsfeld

Aufgabenstellung

SensortypS/W-Kamera / Farb-KameraZeilen-Kamera / Matrix-KameraProgressive Scan-KameraAuflösung des Sensors PixelflächeAsynchron Reset für BewegtbilderfassungBesonderheiten bei Flächenkameras

Auflösung des Sensors Pixel pro Zeile / Zeilenfrequenz in kHzErfasster Durchsatz: Messwerte oder Teile bzw. Stück / Sek.Erfasster Durchsatz: Geschwindigkeit m/sBildverbesserungen und -vorverarbeitung per Hardware-/SoftwareDatenreduktionAnzahl der darstellbaren GrauwerteAnzahl der darstellbaren FarbenAnzahl und Art der Digitaleingänge / -ausgängePower-over-Ethernet PoE bzw. PoE plusUSB-Schnittstellenversion

Die vollständige Marktübersicht finden Sie auf

www.i-need.de

Direkt zur Marktübersicht auf www.i-need.de/11


www.i-need.de

Framos GmbHTaufkirchen

089/ 710667-0www.framos.com

Bu238MxTeli

Automatisierung , Automobilindustrie, Maschinenbau, Kunststoff

Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung, Robotik


1936 x 1216✓

Sequential Shutter Mode

/ 164 fps

Sequetial Shutter Mode für Software Nachbearbeitung

2, 2

Framos GmbHTaufkirchen

089/ 710667-0www.framos.comLumenera Lt Serie

LumeneraElektronik, Transportwesen, Mikroelektronik,

Pharmaindustrie, Medizintechnik

CCD-Sensor✓/ ✓-/ ✓✓

2 MP - 9 MP-

/

8 - 12 Bit8 - 12 Bit

1 Input + 2 config. I/O, 1 Output + 2 config. I/O

USB 3.0

IDS Imaging Development Systems GmbHObersulm

07134/ 96196-0www.ids-imaging.de

USB 3 uEye CPIDS GmbH

Automobilindustrie, Maschinenbau, Sonder-maschinenbau, Elektro, Pharma, Kunststoff, Holz

Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung, Robotik, Sicherheitstechnik


✓/ ✓-/ ✓✓

752x482, 1280x1024, 1600x1200, (...), 2560x1920✓

/ bis 100 Bilder pro Sekunde

Edge Enhancement, Colour Rendering, Autofeatures:Exposure, Gain, Pixelclock, Whitebalance

Binning, Subsampling, AOIbis zu 12 Bit

1, 1

IDS Imaging Development Systems GmbHObersulm

07134/ 96196-0www.ids-imaging.de

USB uEye ME IndustriekameraIDS GmbH

Automobilindustrie, Maschinenbau, Sonder-maschinenbau, Elektro, Pharma, Kunststoff, Holz

Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung, Robotik, Sicherheitstechnik


✓/ ✓-/ ✓✓

640x480, 752x480, (...), 3840x2748✓

90° Design, CMOS Modelle mit Rolling- und GlobalShutter verfügbar, CCD Modelle mit Sony Se.

/ bis 87 Bilder/s, über 500 Bilder/s durch AOI

Edge Enhancement, Colour Rendering, Autofeatures:Exposure, Gain, Pixelclock, Whiteballance

Binning, Subsampling, AOI8 Bit

24 Bit1 (Trigger In bis 24V), 1 (Strobe bis 24V)

Matrix Vision GmbHOppenweiler

07191/ 9432-0www.matrix-vision.demvBlueFOX3 (USB 3.0)

Matrix Vision GmbHalle

Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung, Sicherheitstechnik



bis 3856 x 2764✓

/

2, 4


Anwendungsfeld

Aufgabenstellung


Auflösung Pixel pro Zeile / Zeilenfrequenz in kHzErfasst. Durchsatz: Messwerte o. Teile bzw. Stück / Sek.Erfasster Durchsatz: Geschwindigkeit m/sBildverbesserungen und -vorverarbeitung per Hardware-/SoftwareDatenreduktionAnzahl der darstellbaren GrauwerteAnzahl der darstellbaren FarbenAnzahl und Art der Digitaleingänge / -ausgängePower-over-Ethernet PoE bzw. PoE plusUSB-Schnittstellenversion

USB-Kameras

Durch die Ankündigung, dass sich bei USB 3.1 die Übertra-gungsgeschwindigkeit nochmals verdoppeln soll, wird das In-terface auch immer stärker für Highspeed-Aufgaben interes-sant. Daher haben inzwischen auch immer mehr Kameraher-steller entsprechende USB-Produkte im Portfolio. Allerdingsgibt es immer noch den einen oder anderen ‘Großen’, der der-zeit noch keine USB-Kameras im Programm hat. Diese Lückedürfte aber durch entsprechende Ankündigungen der Firmenauf der Vision geschlossen werden. Erstmals präsentieren wirIhnen die Marktübersicht USB-Kameras mit Produkten von 14Herstellern und Distributoren. (peb) ■

www.i-need.de

Seit ein paar Jahren schon sind USB-Kameras Bestandteil der Bild-verarbeitung. Durch das Thema USB 3.0 und USB3 Vision nimmtdas Thema nun richtig Fahrt auf.

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Marktübersicht USB Kameras inVISION 5 2014_SPS-MAGAZIN 08.10.2014 16:59 Seite 31

| inVISION Ausgabe 5/2014

Kameras & Interfaces | Marktübersicht USB-Kameras

32


www.i-need.de


www.i-need.de

Stemmer Imaging GmbHPuchheim

089/ 80902-220www.stemmer-imaging.de

VRMagic USB PlattformVRMagic GmbH

Pharma, Automobilindustrie, Maschinenbau, Sondermaschinenbau, Elektro,

Holz, Kunststoff, ChemieQualitätssicherung

Oberflächeninspektion, Vollständigkeitsprüfung,Messtechnik, Identifikation, Positionserkennung

CMOS-Sensor✓/ ✓- / ✓

✓

bis zu 2048 x 2048 Pixel✓

/

42, 42

Sensor to Image GmbHSchongau

08861/ 2369-0www.sensor-to-image.de

Onuris-ILX553Sensor to Image

Maschinenbau, Sondermaschinenbau

Produktionsüberwachung, Fördertechnik, Qualitätssicherung

Oberflächeninspektion, Messtechnik, Identifikation

CCD-Sensor✓/ -✓/ --

-

5000/ 2

Look-Up Table

Ausschnitt, kundenspezifische Algorithmik8 Bit

2, 2

Stemmer Imaging GmbHPuchheim

089/ 80902-0www.stemmer-imaging.de

GOJAI

Automobilindustrie, Maschinenbau, Sondermaschinenbau, Elektro

Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung, Verpackung, Montage

Oberflächeninspektion, Vollständigkeitsprüfung,Messtechnik, Identifikation, Positionserkennung

CMOS-Sensor✓/ ✓- / -

-2560 x 2048

✓

/ kamerabhängigkamerabhängig

, PoE

The Imaging Source Europe GmbHBremen

0421/ 33591-0www.theimagingsource.com

DMK 23G618The Imaging Source Europe GmbHAutomobilindustrie, Maschinenbau,

Elektro, Kunststoff, Lebensmittel

Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung, Robotik

Oberflächeninspektion, Messtechnik, Identifikation

CCD-Sensor✓/ -- / -✓

640 x 480 Pixel-

/ bis zu 120 fps

, PoE

VRmagic GmbHMannheim

0621/ 400416-0www.vrmagic-imaging.com

VRmDMFC-12-XVRmagic GmbH

Automobilindustrie, Maschinenbau, Sondermaschi-nenbau, Elektro, Pharma, Lebensmittel, Chemie

Produktionsüberwachung, Fördertechnik, Qualitätssicherung, Montage, Verpackung,

Abfülltechnik, RobotikOberflächeninspektion, Vollständigkeitsprüfung,Messtechnik, Identifikation, Positionserkennung


✓

VGA-

bis zu 4 pixelsynchrone abgesetzte Sensoren

/ abhängig von der Applikationabhängig von der Applikation

frei programmierbare Filter auf DSP

frei def. ROI, Binning, Subsampling, Softw.-Codecs10 Bit10 Bit2, 3

Phytec Messtechnik GmbHMainz

06131/ 9221-0www.phytec.deUSB Kameras

Phytec Messtechnik GmbHBildverarbeitung

Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung, Sicherheitstechnik, Robotik


CMOS-Sensor✓/ ✓- / -✓

2592x1944, 2048x1536, (...), 1024x768, 640x480✓

verschiedenen Auflösungen per Software einstellbar

/ bis zu 150fps (QVGA)

Matrix Vision GmbHOppenweiler

07191/ 9432-0www.matrix-vision.de

mvBlueFOX3-M (USB 3.0)Matrix Vision GmbH

alle

Produktionsüberwachung, Qualitätssicherung, Sicherheitstechnik



✓

bis 3856 x 2764✓

/

2, 4

Point Grey Research GmbHLudwigsburg

07141/ 488817-0www.ptgrey.com

Grasshopper3 USB3 VisionPoint Grey Research, Inc.

Maschinelle Bildverarbeitung, 3D Messung, Biowissenschaften, Verkehrswesen (ITS)

CMOS-Sensor✓/ ✓- / -✓

2.3 MP bis 4.1 MP (1920 x 1200 bis 2448 x 2048)✓

/

bis zu 162 FPSGamma, lookup table, hue, saturation,

and sharpness

8, 12, 16 und 24-bit

USB3 Vision

Point Grey Research GmbHLudwigsburg

07141/ 488817-0www.ptgrey.com

Blackfly USB3 VisionPoint Grey Research, Inc.

maschinelle Bildverarbeitung, Fabrikautomation, Inspektion

CCD-Sensor✓/ ✓- / -✓

0.3 MP bis 1.3 MP (648 x 488 to 1288 x 964)✓

/

bis zu 90 FPSGamma, lookup table, hue, saturation,

and sharpness

, 8, 12, 16 und 24-bit

USB3 Vision

Rauscher GmbHOlching

08142/ 448410www.rauscher.de

Basler FlächenkamerasBasler

Automobilindustrie, Sondermaschinenbau, Elektro,Holz, Kunststoff, Pharma, Lebensmittel, Chemie

Produktionsüberwachung, Robotik, Sicherheitstechnik, Qualitätssicherung,

Montage, Abfüll.Oberflächeninspektion, Vollständigkeitsprüfung,

Messtechnik, Identifikation, Position

✓/ ✓- / ✓

✓

640x480 (VGA) bis 4608x3288 Pixel (14 Megap.)✓

digital I/O, PoE

/

, PoE3.0


Anwendungsfeld

Aufgabenstellung




Anwendungsfeld

Aufgabenstellung



Marktübersicht USB Kameras inVISION 5 2014_SPS-MAGAZIN 08.10.2014 17:00 Seite 32

Ximea GmbHMünster

02501/ 964555-0www.ximea.com

xiQXimea

Automobilindustrie, Maschinenbau, Sondermaschinenbau, Elektro, Holz, Kunststoff,

Pharma, LebensmittelProduktionsüberwachung, Fördertechnik, Qualitätssicherung, Montage, Verpackung,



VGA bis 4 Megapixel✓

Global Shutter, ultra-kompakt, niedriger Energieverbrauch

/ anwendungspezifischanwendungspezifisch

Weißabgleich, Autoexposure, Autogain, Hot-PixelKorrektur, Gammakorrektur, Schärfe, LUTAuschnittsbearbeitung, Binning-Skipping

10 Bit24 Bit

1, Opto-entkoppelt, 1, Opto-entkoppelt

Ximea GmbHMünster

02501/ 964555-0www.ximea.com

xiMuXimea

Automobilindustrie, Maschinenbau, Sondermaschinenbau, Elektro, Holz, Kunststoff,

Pharma, LebensmittelProduktionsüberwachung, Fördertechnik, Qualitätssicherung, Montage, Verpackung,



5 Megapixel✓

Rolling Shutter mit Global Reset, ultra-kompakt,niedriger Energieverbrauch

/ anwendungspezifischanwendungspezifisch

Weißabgleich, Autoexposure, Autogain, Hot-PixelKorrektur, Gammakorrektur, Schärfe, LUTAuschnittsbearbeitung, Binning-Skipping

12 Bit24 Bit2, 2

Schäfter + Kirchhoff GmbHHamburg

040/ 853997-0www.sukhamburg.de

SK7500U3TF-XBSchäfter + Kirchhoff GmbH



CCD-Sensor✓/ -✓/ -

7500/ 8.26

Shading-Korrektur

Schwellwertverarbeitung8/12 Bit

,

Schäfter + Kirchhoff GmbHHamburg

040/ 853997-0www.sukhamburg.de

SK8160U3KO-LB



CCD-Sensor✓/ -✓/ -

8160/ 7.15

Shading-Korrektur

Schwellwertverarbeitung8/12 Bit

,

Alle Einträge basieren auf Angaben der jeweiligen Firmen. www.ids-imaging.de/ensenso

3D IN ECHTZEIT -SCHNELL, EINFACH, PRÄZISEJetzt neu: Die Ensenso N20 Stereo-3D- Kamera für noch höhere Detailgenauigkeit, größere Arbeits-bereiche und Kabellängen

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Neuheiten USB3 KamerasKameras & Interfaces |

13MP Mikroskopie-Kamera mit hoher Farbwiedergabe

Dank einer USB3.0-Schnittstelle istes möglich, Full-HD-Videos (1.920x1.080) mit 30fps zu übertragen.

Die 13MP Mikroskopie-Kamera basiert auf Sonys Exmor-Technologie und zeichnetsich durch hohe Lichtempfindlichkeit, großen Dynamikbereich und brillanter Farbwie-dergabe aus. Sie kann sowohl als Okularersatz eingeschoben oder am C-Mount An-schluss des Mikroskops befestigt werden. Es wird immer der volle Bildkreis des Mi-kroskops abgebildet, was ein Anpassungsobjektiv überflüssig macht. Leichte Un-scharfstellungen können mit Hilfe der Autofokuseinrichtung korrigiert werden.

The Imaging Source Europe GmbH • www.theimagingsource.com

Bild

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USB3-Kameras mit 2 und 4MP Cmosis-Sensoren

Die Kameras sind in Monochrom undFarbe sowie als Nah-Infrarot-Varian-ten erhältlich.

Basler ergänzt sein ace USB3.0-Portfolio um Modelle mit den 2 und 4MP CMOS-Sensoren CMV2000 und CMV4000 von Cmosis. Die Kameras liefern 165fps bei2MP und 90fps bei 4MP Auflösung und trotzdem eine geringe CPU-Last. Die Pixel-Größe von 5,5 μm² und der Global Shutter ermöglichen präzise Abbildungsergeb-nisse auch bei schwierigen Lichtverhältnissen und schnellen Bewegungen. Außer-dem interessant für Anwender: Die Kameras eignen sich aufgrund ihrer Maße(29x29x29,3mm bei 80g) ideal für Systeme, in denen der Platz knapp ist.

Basler Vision Technologies • www.baslerweb.com

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Preisgünstige USB3-Vision-Kamera

Die Preise der Chameleon3 beginnenbei 219.-€.

Die Chameleon3-USB3-Vision-Kamerafamilie ist die nächste Generation der Cha-meleon-Kameras von Point Grey. Die Kameras haben erweiterte Funktionalitätenund eine größere Sensorauswahl sowie flexible Formfaktoren wie z.B. unterschied-liche Board-Level und Objektivoptionen. Die Kameras haben eine Größe von44x35x19,5mm und entweder einen hochwertigen Progressive Scan CCD odereinen Global-Shutter- CMOS-Sensor.

Point Grey Research, Inc. • www.ptgrey.com

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Neuheiten USB3 Kameras inVision 5 2014_inVISION 08.10.2014 17:06 Seite 34

www.svs-vistek.com SVS-VISTEK GmbH [email protected]

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> 0.3 up to 12 Mega Pixel> Wide range of Sony and ON Semiconductor CCD Sensors> GigE-Vision Interface > Newest CCD Sensors with high IR Sensitivity> „BlackLine“ versions with M12 System up to IP67

> 11 up to 29 Mega Pixel> High End for your Imaging Demands> Dual GigE-Vision,Camera Link and CoaXPress* Interface> Support for all Lens Mounts> optical Precision

> 1 up to 12 Mega Pixel> maximum Frame Rates > now also with 6 or 12 Mega Pixel CMOS-Sensor> Dual GigE-Vision and Camera Link Interface > Versions with M12 System up to IP67

The SVS-VISTEK Camera Concept

One for All. same I/O‘s and LED Driver, same Software SDK and GUI‘s, same Pin-Out, easy scalable

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ries > 0,3 up to 12 Mega Pixel

> Newest Sony, On Semi CMOS and CCD Sensors> GigE-Vision, Camera Link, USB3 (new)> precise and stable universal 50 x 50 design> 4 x LED Driver as standard configuration

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* selected models


Neuheiten USB3 KamerasKameras & Interfaces |

USB3 Vision CCD-Kamerafamilie

Die neue Blackfly-Kameralinie er-möglicht einen einfachen Übergangvon FireWire und USB2.0 zu USB3.0sowie von analog zu digital.

Point Grey verkündete die Einführung der Blackfly USB3-Vision-Kamerafamilie, eineErgänzung zu der bestehenden Blackfly GigE-Vision-PoE-Produktlinie. Das ModellBFLY-U3-13S2 verwendet die Farb- und Monochromvarianten des Sony ICX445Sensors, einen 1/3" EXview HAD Global Shutter CCD mit 3,75 Micron Quadratpixelbei einer Auflösung von 1.288x964 und 30fps.

Point Grey Research, Inc. • www.ptgrey.com

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UVC-kompatible USB3.0-Highspeed-Kamera

Die Kameras sind mit vier konfigurier-baren Ein-/Ausgängen zum Auslösenausgestattet und optional ist ein SDKmit Spiegel- und Bildumkehrfunktionerhältlich.

Die UVC-kompatiblen Kameras der Encoderboard-Serie mit USB3.0 und hoher Daten-rate können Video in Full HD ohne Datenreduktion streamen. Die Verwendung ohne ex-terne Treiber macht den Einsatz so unkompliziert wie eine Webcam mit Standard-UVC-Treibern. Die Kameras mit 1,2 und 3,1MP unterstützt 720p@60fps und 1.080p@30fpssowie optional auch Objektive mit zehn- bis 18-facher Vergrößerung. Es wird eine Sig-nal-to-Noise-Ratio von 44dB und ein Dynamikbereich von bis zu 100dB erreicht.


Bild: Framos GmbH

USB3.0-Farb-Zeilenkameras mit 200MHz

Die Farbzeilenkameras mit Triple-Line-Sensoren haben sich für hoch-auflösende Scan-Aufgaben in derHolz- und Druckindustrie bewährt.

Die GigE-Farbzeilenkameras SK22368GTOC-LA mit Triple-Line-Sensoren (3x7.456Pi-xeln) zeichnen sich durch eine Pixelgröße von 4,7x4,7μm aus. Die kurze Sensorlängevon 35mm erlaubt die Auswahl des Objektivs unter einem breiten Angebot. Die Pi-xelfrequenz der Kamera beträgt 120MHz, die Zeilenfrequenz erreicht bis zu 5,1kHz.Für mobile Farbscan-Anwendungen steht die SK22500U3NEC-XC-Kamera mitUSB3.0- Schnittstelle und 200MHz Pixelfrequenz zur Verfügung und erreicht einenWert, der zuvor nur Kameras mit CameraLink-Schnitstelle vorbehalten war.

Schäfter + Kirchhoff GmbH • www.sukhamburg.de

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| Kameras & InterfacesNeuheiten USB3 Kameras

Das Optem Fusion System bietet maximale Flexibilität in der industriellen Mikroskopie.

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Vision Kamera inkl. SDK ab 89€

Verfügbar sind die Modelle mit Auflö-sungen bis zu 1.280x720 und einerBildrate von bis zu 30fps.

The Imaging Source bietet Machine-Vision-Low-Cost-Kameras inkl. SDK zu einem Preisvon 89€ an (MOQ = zehn Stück). Eingebaut in ein kleines Zink-Aluminium-Industriege-häuse wurden die Kameras mit einem Anschluss für alle M12x0.5 Objektive, einem ¼"CMOS-Sensor sowie einem USB2.0-Interface ausgestattet. Eine auf dem Sensor inte-grierte Bildoptimierung sorgt auch unter schlechten Lichtverhältnissen für eine ausge-zeichnete Bildqualität und Farbwiedergabe.

The Imaging Source Europe GmbH • www.theimagingsource.com

Bild: The Imaging Source Europe GmbH

3D-Lichtfeld-Kamera mit 42MP

Von der 3D-Lichtfeld-KameraR42 gibt es sowohl Versio-nen für C- als auch F-Mount-Objektive.

Die 3D-Lichtfeld-Kamera R42 mit knapp 42MP(7.728x5.368 Pixel) hat 10MP effektive 3D-Auflösung.Sie hat eine Geschwindigkeit von 7Hz bei 10MP, kannaber optional auch auf 30Hz bei 4k UHD-Auflösung(3.856x2.168 Pixel) agieren. Mit ihren kompaktenMaßen 39x39x28mm und 71g ist sie ein wahresLeichtgewicht. Sie unterstützt USB3.0 Superspeedund hat ein Micro Lens Array mit F/2.8 (optional F/23).

Raytrix GmbH • www.raytrix.de

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Schnelle USB3.0-Kamera mit Multi-tap CCD

Die xiD USB3.0-Kameraverbraucht 4W, weshalbsie über ein einzigesUSB3.0-Kabel betriebenwerden kann.

Die kompakten USB3.0-CCD-Kameras xiD (60x60x38mm)verwenden die EXview HAD CCD II Image-Sensoren vonSony. Dabei kann der Anwender seine benötigte Auflösung(von 2,8 bis 12MP) und Geschwindigkeit (von 15 bis 60fps)aus den unterschiedlichen Sensor-Modellen selbst zusam-menstellen und das bei 14Bits ADC. Alle Kameras unterstüt-zen single, dual und quadruple tap readout modes für dieSony-Sensoren. Für schnellere Anwendungen können auchOverclocking mit vier Taps und 65MHz Pixel Clock einge-setzt werden, sodass bis zu 70fps möglich sind.

Ximea GmbH • www.ximea.com

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USB3-Vision-Standard oder individuelle USB 3.0-Treiber?

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USB3-Vision-Standard oder individuelle USB 3.0-Treiber?

Weiter zweigleisig

Welche Vorteile bringt derU3V-Standard für den Anwender?T. Wiesinger: U3V definiert ein hersteller-unabhängiges Standardprotokoll, das aufdie USB3.0-Schnittstelle aufsetzt. EinVorteil des U3V-Standards wäre die be-liebige Austauschbarkeit der Kameras,wie gesagt unabhängig vom jeweiligenHersteller, ohne jegliche softwareseitigeÄnderungen. Ich sage ‘wäre’, weil wirheute schon sehen, dass die Standard-features des U3V-Standards nicht ausrei-chen und unsere Mitbewerber darüber

hinaus U3V-Sonderfunktionen integrieren.Dadurch wird der Standard seinen ei-gentlichen Sinn verlieren, denn wenn derKunde auf diese Sonderfunktionen zu-rückgreift, dann ist die Austauschbarkeitnicht mehr gegeben. Diese Entwicklunghaben wir übrigens auch bei GigE Visionbeobachtet. Deshalb werden wir konse-quent auf zwei Schienen unterwegs sein.Bei unseren U3V-Kameramodellen haltenwir uns strikt an den Standard, damitkann der Anwender auf die volle Aus-tauschbarkeit bauen. Wer die Leistungs-

fähigkeit und die Features der Kamerasund der neuen Sensoren voll nutzen will,greift auf unsere umfangreiche Modellpa-lette mit der IDS-eigenen Software Suitezurück.

Sie stellten kürzlich eineAIA-zertifizierte U3V-Kamera vor.Warum haben Sie sich entschlos-sen – anders als bei den GigE-Mo-dellen und dem Thema GigE Vision –zukünftig auch U3V-Kameras anzu-bieten?

Bild 1 | Jürgen Hartmann (l.) und Torsten Wiesinger (r.), Geschäftsführer der IDS Imaging Development Systems GmbH

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Der USB3 Vision-Standard (U3V) ist inzwischen von der AIA verabschiedet. Es bleibt aber die Frage, ob dieseralle Anwendungen abdecken kann, oder ob auch in Zukunft weiterhin individuelle Kameratreiber notwendig sind.Über Pro und Contra hierfür sprach inVISION mit den IDS Imaging Development Systems Geschäftsführern JürgenHartmann und Torsten Wiesinger.

Kameras & Interfaces |

Halle 1Stand F72

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J. Hartmann: Kunden, die auf ein bestimm-tes Kameramodell unabhängig vom Herstel-ler zurückgreifen wollen, werden den U3V-Standard begrüßen. Hier ist die Austausch-barkeit oftmals ein wichtiges Kriterium, daman den Programmieraufwand so niedrigwie möglich halten will. Die erreichbare Bild-qualität oder der Funktionsumfang der Ka-mera spielen nur eine untergeordnete Rolle.Für OEM-Kunden, die Geräte in Seriebauen, ist die Austauschbarkeit sekundär.Hier zählt die optimale Lösung einer Appli-kation und hier will man auch die Leistun-gen einer Kamera maximal nutzen. Mit denU3V-Standardfunktionen wird das nichtfunktionieren.

Sie bieten als erster Herstel-ler baugleiche Modellreihen wahlweisemit USB3 Vision oder eigenem Treiber-paket an. Warum?J. Hartmann: Wir wollen erstens, dass derAnwender die für seine Ansprüche idealeLösung wählen kann. Zweitens soll er dieMöglichkeit haben, smart&easy von U3Vauf unsere Software Suite zu wechseln,wenn seine Applikation dies erfordert undder U3V-Umfang nicht mehr ausreicht. Ermuss in diesem Fall die Kamera nicht tau-schen, es genügt ein Update der Firmware.Diese Aktualisierung funktioniert sogar ohneEinsenden der Kamera.

Ist diese Intention langfristigfür alle USB3.0-Kameras geplant, dasheißt wird es irgendwann jedes Modellsowohl als auch geben?J. Hartmann: Wenn der Markt dies verlangt,können und werden wir diesen Weg sicher-lich gehen.

Welche konkreten Vorteilebietet Ihre Software Suite gegenüberU3V?T. Wiesinger: Mit unserer Software Suitekönnen wir wesentlich flexibler undschneller auf spezielle Anforderungen undKundenwünsche reagieren. Auch die Fea-tures neuer Sensormodelle können wirsehr schnell und vollumfänglich implemen-tieren. Damit wird die Time2Market deut-lich kürzer. Da alle notwendigen Treiber

erst beim Anschluss in die Kamera gela-den werden, genügt ein Software-Update,um die Funktionalität bereits installierterKameras zu erweitern.J. Hartmann: Softwareentwickler habenzudem die Möglichkeit, bereits vor der eige-nen Programmierung umfangreiche Mes-sungen zu machen und verschiedene Ka-meraeinstellungen miteinander zu verglei-chen. Die bestmögliche Konfiguration kanndann direkt in das Programm übernommenwerden. Diesen Mehrwert hinsichtlich Kos-ten-und Zeitersparnis bietet der U3V-Stan-dard nicht.T. Wiesinger: Dabei muss der Anwenderkeinesfalls auf Flexibilität verzichten, denninnerhalb unserer Modellpalette ist die Aus-tauschbarkeit einzelner Kameras ebenfallsgewährleistet – sogar schnittstellenübergrei-fend! Das Treiberpaket ist für alle unsere Ka-meras identisch, egal ob mit USB2.0,USB3.0 oder GigE-Anschluss. Auch derMischbetrieb von Kameras mit unterschied-lichen Schnittstellen ist möglich.

Werden Sie – selbst beieinem durchschlagenden Erfolg vonUSB3 Vision – auf jeden Fall langfristigam eigenen Treiberpaket festhalten undes weiterentwickeln?T. Wiesinger: Ein klares Ja. Es sind welt-weit nahezu eine halbe Million IDS-Kame-ras im Einsatz. Unsere Kunden könnenselbstverständlich erwarten, dass wir anunserer Treiber-Philosophie festhalten unddie Software Suite weiter entwickeln wer-den. Die Vorteile liegen auf der Hand, einStandard wie U3V wird diese nie kompen-sieren können. Man muss auch sehen,dass U3V vor allem auf den industriellenBildverarbeitungssektor abzielt. Das ist nureiner von vielen Märkten, auf denen wirunterwegs sind. Bei anderen Anwendun-gen sehen wir heute und auch längerfristigkeine Nachfrage nach dem Standard. ■

www.ids-imaging.com/usb3

| Kameras & InterfacesUSB3 Vision-Standard oder individuelle USB 3.0-Treiber?

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LWIR camera with CoaXPress interface

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LWIR camera with CoaXPress interfaceCoaXPress is coming

„The CoaXPress standard is now widelyaccepted on the market and the numberof products based upon it is growing tre-mendously.“ says Marc Damhaut, CEO ofEuresys. „This standard provides an un-precedented level of interoperability bet-ween cameras and frame grabbers. It isthe welcome successor of the now 15-year old CameraLink.“ At Vision 2014, Xe-nics presents a GigE-Vision/CameraLink/CoaXPress camera interface. Its electro-nics is common to all camera configurati-ons, so virtually all kinds of sensors can beaccommodated. The interface supportsseveral of Xenics’ product groups: Gobi(LWIR at a resolution of 640x480 or384x280 pixels), Bobcat (SWIR, 640x512or 320x256) and Lynx (line-scan SWIR,1x512, 1x1024 and – a unique layout –1x2048). „With the combination of asimple and inexpensive cable with high-bandwidth transmission and triggering ca-pability, we open up applications in ma-

chine vision, such as inspecting, identify-ing and measuring parts, pick&place andassembly, high-speed sorting, failure ana-lysis, hot-spot detection, traffic control andmedical applications“ says Hervé Copin,Sales Manager at Xenics. „Also for surveil-lance applications, the integration of our IRcameras in a PTZ or gimbal system willbecome much simpler with the single all-in-one and ruggedized CXP cable.“ A de-cisive advantage of the new IR cameradesigns is that they cover the full wave-length realm from SWIR to LWIR – inclu-ding thermography. In addition, the came-ras come with Xeneth 2.5, a GraphicalUser Interface. It provides easy control ofall IR camera settings to optimize perfor-mance and provide fast data analysis. Anextended LabView SDK is also availableallowing easy integration of all the came-ras in any LabView application. Gobi-384/Gobi-640-GigE/-CL/-CXP is a well-received bolometer camera. Its CXP ver-

sion has now been fully integrated withEuresy’s new Coaxlink cards. The CXPframe grabbers offering one, two and fourCXP connections, and PCIe Gen 2 andGen 3 interface. All Xenics GigE/CXP ca-meras and Euresys Coaxlink cards com-ply with GenICam. Because the CXP ca-meras and the Coaxlink cards conform tothe GenAPI standard, users can accessthe camera parameters and the framegrabber parameters in exactly the sameway. Programmers do not have to studyor use multiple programming interfaces.This allows system integrators and in-spection machine makers to easily up-grade a machine using a GigE Vision orUSB3 camera to CoaXPress when increa-sed performance is required. ■

www.xenics.com

The Gobi-640-CXP LWIR camera comes with Xeneth 2.5, a Graphical User Interface whichprovides easy control of all IR camera settings.

Gobi-640-CXP has been the first LWIR camera available with a CoaXPress (CXP) interface and the flexibility ofPower over CXP. The camera is suited for high speed imaging at full 640x480 resolution over a coax cable excee-ding 100m. In windowing mode the frame rate can even be further increased.


Autorin | Myriam Gillisjans, MarketingManager, XenicsCo-Autor | Marc Damhaut, CEO, Euresys

Halle 1Stand G44

Bilder: Xenics

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| Kameras & InterfacesStereo-3D-Zeilenkamera für die Textilindustrie

Stereo-3D-Zeilenkamera für die Textilindustrie

Höhenkarten lesen

Textilmaschinen sind Präzisionssysteme.Ein Kernpunkt ist der exakte Vorschubder Fäden durch spezielle, verzahnteWalzensysteme. Bereits kleinste Defektein den Verzahnungen der Walzen könneneinen fehlerhaften Fadentransport hervor-rufen und damit Produktionsfehler bzw. -ausfälle bewirken. Für eine automati-sierte Qualitätsprüfung der Walzen hatsich die 3D-Erfassung über Zeilenkame-ras als ideal erwiesen: Bei der Rotationum die Mittelachse der Walze bildet dieradiale Orientierung der Zeilenkamera diekomplette Zylinderoberfläche nahezu ver-deckungsfrei ab. In Kombination mit einerabgestimmten diffusen Beleuchtung ent-stehen so schattenfreie homogene Bilder.Um eine kurze Aufnahmedauer des kom-

pletten Walzenumfangs von 0,5s beieiner hohen lateralen Auflösung von10μm zu erreichen, kam die 3DPixa-Ste-reokamera mit bis zu 60kHz Zeilenfre-quenz und 1μm Höhenauflösung zumEinsatz. Die automatische Defekt-Erken-nung der Walzenverzahnung basiert aufden stereoskopisch erzeugten 3D-Hö-henkarten. Die 3D-Berechnung erfolgtgleichzeitig zur Bildaufnahme in Echtzeit.Beispiele von typischen Fehlern sindWalzfehler und Schlagstellen (Bild 1). Dieerfassten Stereobilder werden im Fallevon Defekten zusätzlich zu den Höhen-daten gespeichert. Damit steht auch ein2D-Bild der fehlerhaften Stellen zur Ver-fügung, das bei Bedarf beurteilt werdenkann. Die hohe Auflösung und die senk-

rechte Kameraorientierung bieten auchbei der Prüfung von kleinen Strukturen inder Elektronikindustrie neue Möglichkei-ten, z.B. bei der Inspektion von Leiter-platten. Hier ist die Kombination vonFarbe und 3D die Voraussetzung für dievollständige Prüfung. Der Zugriff auf die3D-Höhenkarten und die genau ausge-richteten 2D-Bilder ist mit der Program-mierschnittstelle CS-3D möglich. In Lab-View steht dafür das 3D Camera Toolkitzur Verfügung. Die Integration in weitereBibliotheken ist in Vorbereitung. ■

www.polytec.de

Autor | Dr.-Ing. Eberhard Fischer, PolytecGmbH

Bild 1a/b | links: Aufnahme einer fehlerfreien Walzenverzahnung, rechts: Walzfehler: Der Fehler in der Verzahnungbesteht in der Vertiefung am Rand, was in der Höhenkarte an der blauen Farbcodierung erkennbar ist.

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Schneller, genauer und 3D sind die zentralen Forderungen an moderne Bildverarbeitungslösungen. Besondersdie Elektronik- und Leiterplattenindustrie legt mit diesen Forderungen die Latte immer höher. Aber wie umsetzen?Eine Lösung zeigt das folgende Beispiel aus der Textilindustrie.

Alle 14 Tage das Neueste aus der Bildverarbeitung.Kostenfreie Anmeldung unter www.sps-magazin.de/invisionnewsletter

inVISION-Newsletter

Halle 1Stand C31

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1,3MP-Kameramodul mit CMOS-Global Shutter Chip

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1,3MP-Kameramodul mit CMOS-Global-Shutter-ChipVereinfacht(es) Design

Bei Rolling-Shutter-Sensoren werden dieeinzelnen Bildzeilen sequenziell belichtet.Die Integrationszeit der jeweils folgendenZeile beginnt später als die der vorherge-henden. Bewegt sich ein Objekt währendder Aufnahme, so befindet es sich bei derAufnahme der unteren Bildzeilen bereits aneinem anderen Ort als bei Aufnahme deroberen und wird räumlich verzerrt abgebil-det. Der Vorteil liegt in der kostengünstigenAusführung: Pro Pixel werden wenigerTransistoren benötigt als bei Global-Shut-ter-Sensoren. Bei den meisten Anwendun-gen fällt dieser Effekt nicht auf, daher istdie überwiegende Mehrzahl der kommer-ziellen CMOS-Sensoren mit Rolling Shutterausgestattet. In der Bildverarbeitung kön-nen räumliche Verzerrungen jedoch zuFehlern bei der Vermessung oder zum Ver-sagen von Objekterkennungsalgorithmenführen. Hier sind Global-Shutter-Sensorenvorzuziehen, bei der alle Pixel zum exaktgleichen Zeitpunkt belichtet werden. Sie

sind jedoch bei höheren Auflösungen kos-tenintensiver im Vergleich zum RollingShutter. Ein gutes Preis/Leistungs-Verhält-nis bietet der CMOS-Sensor VITA 1300von ON Semiconductor, der für das neu-este Mitglied der phyCAM-Familie ausge-wählt wurde. Er hat eine Auflösung von1,3MP und kann in Global- oder Rolling-Shutter-Modus betrieben werden. Die Fra-merate beträgt 37Hz bei voller Auflösungund bietet die Möglichkeit, bis zu achtROIs zu definieren. Diese können Inspek-tionsaufgaben vereinfachen und erhöhendie effektive Framerate, da nicht benötigtePixel gar nicht erst übertragen werden. DerDynamikbereich von 57dB kann durchEinsatz des HDR-Modus auf über 90dBerhöht werden. Der Sensor zeichnet sichzudem durch hohe Empfindlichkeit imnahen IR aus und ist somit auch für an-spruchsvolle Aufgaben geeignet. Die Ver-wendung des phyCAM-Standards sorgtfür den einfachen Anschluss des Kamera-

moduls an Microcontroller mit parallelemKamerainterface oder erlaubt alternativ dieVerwendung einer LVDS-Datenverbindung.Letztere stellen gerade bei längeren Leitun-gen weniger Anforderungen an das EMV-Design. Durch diese Standardisierungenkann das Kameramodul einfach mit Micro-controllern wie z.B. dem Freescale i.MX6kombiniert werden. Eine Austauschbarkeitder phyCAM-Kameramodule untereinan-der ist gegeben. Controllermodule und Ka-meras bilden ein Baukastensystem, ausdem der Entwickler die optimale Kombina-tion auswählen und bei Bedarf skalierenkann. Zudem sind für die Microcontroller-Module Linux-Treiber verfügbar. ■

www.phytec.de

Autor | Dipl.-Ing. (FH) Martin Klahr, Bereichsleitung Bildverarbeitung, PhytecMesstechnik GmbH

Bild 1 | Je nach Einbausituation ist das Kameramodul als reines Sensorboard, mit M12- oder C/CS-Mount-Halter lieferbar.

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Für die Integration in Seriengeräte werden bevorzugt CMOS-Kamerasensoren eingesetzt. Diese passen vom elek-trischen Anschluss optimal in Embedded Designs und sind zudem kostengünstig. Die Mehrheit der Sensoren ar-beitet mit einem Rolling Shutter. Kommen jedoch schnell bewegte Objekte ins Spiel oder muss der Aufnahme-zeitraum genau definiert sein, werden Kameras mit Global Shutter benötigt.


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| Kameras & InterfacesNeuheiten kameras

29MP-Kamera mit 12bit-Dynamikbereich

Um bei gleichem Arbeitsabstand größereoder kleinere Sichtfelder zu realisieren,können unterschiedliche elektronischeObjektive benutzt werden.

Mit 29MP ist die ProMetric-Y-Kamera optimal für den Test von Displays, Tastaturen oderOberflächenschäden. Alle Kameras beinhalten einen thermoelektrisch gekühlten CCDmit wahlweise einer Auflösung von 4.896x3.264 Pixel bzw. 6.576x4.384 Pixel. Mit einemDynamikbereich von 12bit werden auch kleine Unterschiede reproduzierbar erfasst.

SpereOptics GmbH • www.sphereoptics.de

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Weltweitschnellste CCD-Farbzeilen-kamera

Dank echter RGB-Pixel wer-den mit der FarbzeilenkameraallPIXA pro gute Ergebnissehinsichtlich des Signal-Rauschabstandes erzielt.

Die Farbzeilenkamera allPIXApro kombiniert die hohe Qualitätaktueller CCD-Technologie mitbisher nicht erreichten Zeilenfre-quenzen von bis zu 148kHz. Mitseinen vielfältigen Einstellmög-lichkeiten und Funktionen er-reicht das Kamerasystem einehohe Farbkonstanz und sehrgute Farbwiedergabe. WeiteresHighlight ist der hochempfindli-che trilineare Zeilensensor mitAuflösungen von 2.048x3 bis7.300x3 Pixel.

Chromasens GmbHwww.chromasens.de

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Auflösung trifft Geschwindigkeit. Ideal kombiniert – die neue LX-Serie mit 20 MP und Dual GigE.

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Neuheiten Kamera & Interfaces inVision 5 2014_inVISION 08.10.2014 17:24 Seite 43


Neuheiten kamerasKameras & Interfaces |

Multisensor-Kamera mit sechs SensorenBis zu sechs externe Sensoren können über Folienkabel mit LVDS-Übertragung aneine Linux-basierte Kamera der D3-Kamerageneration angeschlossen werden. DieSensoren können frei positioniert werden und liefern pixelsynchrone Bilder aus ver-schiedenen Blickwinkeln. Die Koordinierung der Bilddaten erfolgt auf einem neuen F3-FPGA-Modul mit 1GB RAM. Die D3-Kameraplattform verfügt über einen 1GHz ARM-Cortex-A8-RISC MPU mit Floating Point Unit (FPU), auf dem Ubuntu-Linux läuft undals Co-Prozessor einen 700MHz C674x VLIW DSP mit FPU. Als Speicher stehen 2GBDDR3-800 RAM und 32GB Flash on-Board zur Verfügung.

VRmagic GmbH • www.vrmagic-imaging.com

Die 1/3-Zoll-Global-Shutter-Sensoren verfügen über eineAuflösung von 754x480 bzw.1.280x960 Pixeln.

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Camera Link HS Framegrabberfür CX4 Kupferkabel

Der Framegrabber wurde auf völligeKompatibilität mit den neuen TeledyneDalsa CLHS Kameras hin getestet.

Der Matrox Radient eV-CLHS ist einer der ersten Framegrabbern, der das CameraLink HS (v1.0) M-Protokoll per CX4 Kupferkabel unterstützt. Er bietet eine einzelne C27M1 Verbindung für Datentransfers von bis zu 2,1GB/s, bei Kabellängen bis zu 15m.Die Karte ist ausgestattet mit einem PCIe 2.0x8 Interface und bis zu 4GB SDRAM on-board Speicher. Zusammen mit der inhärenten Fehler Erkennung/Korrektur und derlatenzarmen ‘resend’- Fähigkeit des CLHS Protokolls, sorgt der Framegrabber für einezuverlässige Datenerfassung zum Hauptspeicher.

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IP67-Kamera mit M12-Stecker Für alle rauen Einsatzorte dieser Welt kommt die Kameravariante mvBlueCougar-X POE-I mit modularem M12-Industrieste-cker-Konzept und alternativ auch als IP67 Variante. Hierbei stellt ein M12-Stecker die Stromversorgung und die digitalen Ein-und Ausgänge (vier optisch-entkoppelte Eingänge sowie vier robuste High-Side-Halbleiterrelais Ausgänge) bereit, der andere

Stecker die Ethernet-Verbindung (X-kodiert). Versorgt wird die Ka-mera entweder über PoE (Power over Ethernet) oder mit 12 bis24V Gleichstrom bei einem je nach Sensor abhängigen Verbrauchvon weniger als 6,5W. Das Konzept ermöglicht auch den Aus-tausch der kompletten Rückwand mit allen Anschlüssen (jeweilsfür Strom und I/Os sowie Ethernet).

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Mikrotron GmbH • www.mikrotron.deDie Abmessungen der EoSensbetragen 80x80x53mm.

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StartschussCamera Link HS für Echtzeitanwendungen

S.52

MarktübersichtCamera Link Framegrabber

S.54

Was, wann, wie, wo!Event-Logging-System für Highspeed-Framegrabber

S.51

Framegrabber-BefreiungMobile Echtzeitverarbeitung mit Glasfaser

Besuchen Sie uns aufder SPS IPC Drives

Halle 1Stand C72

Framegrabber & Interfaces

Innentitel Silicon Software InVision 5 2014_inVISION 08.10.2014 17:36 Seite 47


Mobile Echtzeitverarbeitung mit Glasfaser

48

Mobile Echtzeitverarbeitung mit GlasfaserFramegrabber-Befreiung

Urteilt man nach den Medien, hat Thun-derbolt den Marktkampf mit USB3 be-reits verloren. Thunderbolt hat allerdingseinige große Vorteile. Es basiert 100%auf der PCIe-Technologie und wird vondem PC-System als eine Verlängerungder Mainboard-Busse gesehen: KeinTreiber ist daher notwendig, kein zusätz-licher Overhead entsteht und Thunder-bolt ‘erbt’ die Robustheit der PCIe-Tech-nologie. Zudem wird kein weiterer Auf-

wand für Softwareadaptionen benötigtund es verhält sich 100% kompatibel zueinem internen Framegrabber, was auchTeil der Hardware-Konzeption bei Light-Bridge war.

Hohe Bandbreite, flexible Kabel

Verfügbar sind eine 1GB/s- und eine2GB/s-Variante. Schnellere Versionensind bereits von Intel und Apple ange-

kündigt. LightBridge setzt in der erstenVersion auf die 1GB/s-Version. Sie bietetfür Camera Link ausreichend Band-breite. Nachfolgende Versionen, dieschnellere Standards unterstützen (Co-aXPress und Camera Link HS), werdenzukünftig mit schnelleren Thunderbolt-Chips ausgestattet sein. Thunderbolt istsowohl für die elektrische Datenübertra-gung als auch für die optische Übertra-gung (hierfür wurde früher der Name

Bild 1 | LightBridge ist eine externe Bildaufnahme-/Bildverarbeitungskomponente und bestehtaus einem lüfterlosen System.

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LightBridge ist ein neues Produktkonzept und versteht sich als externe Bildaufnahme- und Bildverarbeitungskom-ponente. Die Technologie ist in einem 10x12cm-Gehäuse untergebracht und besteht aus einem leisen, lüfterlosenSystem. Angeschlossen ist es über ein elektrisches oder optisches Thunderbolt-Kabel an einen Host-PC. Für PCs,die diese Technologie nicht unterstützen, steht eine halbhohe Thunderbolt-Erweiterungskarte für einen PCIe-x4-Slot zur Verfügung.


Halle 1 Stand C72

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‘Light Peak’ verwendet) standardisiert. In-zwischen werden von drei großen interna-tionalen Firmen optische Thunderbolt-Kabel angeboten und Kabellängen bis zu100m können direkt vom Lager bestelltwerden. Die optischen High-Flex-Kabelsind kompakt, elastisch, für eine sehr hoheAnzahl von Biegezyklen zertifiziert sowie imhohen Maße torsionsgeeignet. Der Platz-bedarf ist minimal, gerade im Vergleich mitCamera Link und CoaXPress mit ihrenMultichannel-Kabeln und großen Stecker-abmessungen. Neben der großen Kabel-länge ist vor allem auch die Störungsfrei-heit der fiberoptischen Verbindung im in-dustriellen Umfeld ein Hauptmerkmal. Füreinen industriellen Einsatz gibt es bereitsKabelhersteller, die eine Steckerverschrau-bung der Kabel anbieten. LightBridge-Sys-teme sind mit zwei Thunderbolt-Anschlüs-sen ausgestattet und erlauben hierdurcheine Reihenschaltung (Daisy Chaining) vonbis zu sechs Endgeräten über einen An-schluss. Ein Ausbau des Bildverarbei-tungssystems mit weiteren Kameras ist je-derzeit möglich, solange die Gesamtband-breite von Thunderbolt nicht überschritten

wird. Als Kameraeingänge stehen zwei Ca-mera-Link-Anschlüsse zur Verfügung. DieHardwarekonzeption sieht eine modulareVariantenbildung für weitere digitaleSchnittstellentechnologien vor. Da USB3.1ab 2015 mit optischen Kabeln auf denMarkt kommt, liegen die Schwerpunkte fürneue Interfaces auf CoaXPress, CameraLink HS und GigE Vision.

Individuell programmierbareFPGAs

Prozessor-Herzstück der LightBridge ist einFPGA. Er übernimmt die Bildeinzugs- undBildvorverarbeitungsaufgaben. Zudem garan-tiert er eine Signalverarbeitung mit minimalenLatenzen. LightBridge ist aber auch in einerprogrammierbaren Version geplant. DerKunde kann über VisualApplets den FPGAgrafisch – ohne spezielle Vorkenntnis vonHardwareschaltungen – auf seine Bedürf-nisse programmieren. Die entsprechendeSoftware ist in der Bildverarbeitung inzwi-schen zu einem Standard für die FPGA-Pro-grammierung geworden. Mit der Program-mierung des FPGAs entscheidet der Kunde,

| Kameras & InterfacesMobile Echtzeitverarbeitung mit Glasfaser

Bild 2 | Aufbau eines traditionellen IBV-Systems mit Framegrabber (oben)und eines LightPeak-Systems (unten)

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oder Austausch notwendig, ist häufigeine Unterbrechung des PCs oder sogardes Gesamtsystems notwendig. DieseStillstandzeiten sind nur bedingt akzep-tabel und zudem teuer. LightBridge kanndagegen vorkonfiguriert und in Minutenausgetauscht werden. Die Kabellängebei Camera Link ist, trotz neuer Innova-tionen, stark limitiert. Bei Verwendungder kleineren SDR16-Stecker verringertsich zudem die Kabellänge. Für schnelleKameras (Medium und Full Configurationinkl. Deca Mode/80bit) werden zwei Ka-belstränge mit großem Querschnitt be-nötigt. Die Kabel sind steif, haben großeBiegeradien und sind schwer zu verle-gen. Flex Material ist nur begrenzt flexi-bel. Die maximale Länge endet bei 15m,in der Praxis allerdings meistens schonbei geringeren Längen. Elektromagneti-sche Einstreuungen beeinflussen zudemdie Daten- und Signalübertragung. Light-Bridge ermöglicht eine Hochgeschwin-digkeitsdatenübertragung über kom-pakte, flexible, optische Kabel. Für mo-bile Systeme sind zwar PCMCIA-Ein-stecklösungen für Camera Link verfüg-bar, diese unterliegen aber auch der Ka-bellängenbegrenzung. LightBridge erfor-dert ausschließlich einen Thunderbolt-Anschluss, um auf die Vorteile und diegroße Modellauswahl der Camera-Link-Kameras zurückzugreifen. Inzwischenhaben einige große Hersteller zugesagt,Thunderbolt in ihren Laptops zu ver-bauen. Light Bridge ist durch seine

Schutzklassen undKonstruktion auch inder industriellen Umge-bung einsetzbar. Siekann sowohl in Schalt-schränken als auch inder Robotik, Verkehrs-und Logistikanwendun-gen oder auch in An-wendungen in derAgrartechnik verwendetwerden. Zudem eröff-net sich so Inhouse-An-wendungen oder An-wendungen im Außen-bereich. Damit sind ge-

rade im nicht-industriellen Bereich mitneuen Anwendungsfeldern zu rechnen,wie z.B. Medizintechnik, Sport, Enter-tainment, ...

Fazit

Die Bildverarbeitungsbranche bedientseit Jahren erfolgreich den nicht-indus-triellen Bereich. Immer noch werdenneue Anwendungsfelder ‘entdeckt’. Dieneuen Formfaktoren für Kameras habenin den vergangenen Jahren zu neuenEinsatzbereichen geführt. LightBridge er-möglicht, dass diese – und neue Anwen-dungen – von der höheren Geschwindig-keit, der hochgenauen Ansteuerung beiletztendlich moderaten Systempreisenprofitieren. Echtzeitbildverarbeitung wirdsomit mobil, ohne das Anwendungs-spektrum zu begrenzen. Vielmehr sindkleine, intelligente Bildverarbeitungssys-teme nun unabhängig von der Standort-frage einsetzbar und erfüllen gleichzeitigdie Anforderung an eine schnelle undeinfache Austauschbarkeit. Dadurchetabliert sich endlich auch die Bildverar-beitung in der Fabrikautomation. ■

www.silicon-software.info

Autor | Michael Noffz, Leiter Marketing &Kommunikation, Silicon Software GmbH

wie er das System einsetzen möchte. Voneinfachen Bildverarbeitungen (z.B. Verrech-nung von mehreren Zeilenkamerabildernzu einer langen Zeile) bis zu autarken Bild-verarbeitungsaufgaben (z.B. Sortierungvon Glaspartikeln nach Farbe und Größemit automatischer Ausschleusung) ist dasEinsatzgebiet ausschließlich von den ver-fügbaren FPGA-Ressourcen abhängig.Das Signalverarbeitungskonzept ist mit sei-nen optoentkoppelten Ein- und Ausgän-gen auf die Steuerung der Bildverarbei-tungsperipherie ausgelegt. Für SPS-Kom-patibilität und Synchonisierungsaufgabenist ein RS485-Steckeranschluss verfügbar.Bei der Verwendung mehrerer Systemekönnen diese automatisch synchronisiertwerden. Für die kommenden Generatio-nen werden Feldbus-Protokolle direkt im-plementiert. Hierüber werden die Status-meldungen abgesetzt oder Konfigurations-daten geladen. Da der FPGA für den Kun-den programmierbar ist, können kompletteBildverarbeitungsaufgaben in dem Systemberechnet werden und über die SPS ihrenStatus kommunizieren. Die Signalverarbei-tung und Kommunikation lehnt sich somitan die Fabrikautomation an und holt sie indie industrielle Bildverarbeitung.

Schneller Austausch und höhereKabellängen

Framegrabber haben gegenüber ande-ren Komponenten den Nachteil, dass siein einem PC verbaut sind. Ist ein Update

Mobile Echtzeitverarbeitung mit GlasfaserKameras & Interfaces |B

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Bild 3 | Vergleich zwischen LightBridge, Framegrabbern und einem GigE-Vision-PC-System.



| Kameras & InterfacesEvent-Logging-System für Highspeed-Framegrabber

Event-Logging-System für Highspeed-FramegrabberWas, wann, wie, wo!

Das Problem wird sogar noch größer, dabei neuen Kameras sehr schnelle Frame-raten von mehreren hunderten bis tau-senden Frames/s möglich sind. Das Log-ging-System Memento wurde daher zurUntersuchung dieser Prozesse entwi-ckelt. Beim Einsatz einer Coaxlink-Frame-grabberkarte erstellt es ein genaues Pro-tokoll der Ereignisse, die sich auf die Ka-mera, den Framegrabber mit den dazu-gehörigen Treibern sowie die Hostan-wendung beziehen. Ereignisse wie Funk-tionsaufrufe von Treibern, Callbacks, vomFramegrabber empfangene Auslöser,Strobe-Signale an die Lichtsteuerungoder Steuersignale der Kamera werdenmit präzisen Zeitstempeln und detaillier-

ten Kontextinformationen aufgezeichnet.Der integrierte Event Viewer erstellt danneine Liste der Ereignisse mit den entspre-chenden Zeitstempeln und Kontextinfor-mationen, die auch grafisch verfügbarsind. Es können unterschiedliche Aus-führlichkeitsstufen gewählt und die aufge-zeichneten Ereignisse gefiltert und durch-sucht werden. Memento bietet Hilfe beider Engineering und beim Debuggensowie während des Systembetriebs. Beiden ersten zwei Punkten hilft es den Ent-wicklern, das Verhalten der Maschine zuverstehen, und die Ursache von Proble-men wie falsche Trigger oder verloreneBilder genau zu erkennen. Das Systemwird anschließend während des Betriebs

im Hintergrund ausgeführt und speichertProtokolle, die bei Störungen an dasSupportteam gesendet werden. Dabeibaut es auf die im Treiber der Frame-grabber integrierten Software- und Hard-wareressourcen auf. Das Design ist aufEffizienz ausgerichtet und nicht intrusiv,das heißt die erforderliche CPU-Last istäußerst gering. Das Event-Logging-Sys-tem ist kostenlos und funktioniert mitallen Coaxlink-Framegrabbern. ■

www.euresys.com

Autor | Marc Damhaut, CEO, Euresys

Bild 1 | Das Event-Logging-System Memento erstellt ein genaues Protokoll der Ereignisse,die sich auf die Kamera, den Framegrabber mit den dazugehörigen Treibern sowie die

Hostanwendung beziehen.

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Bei High-End-Inspektionssystemen sind Framegrabber für die Erfassung von Bildern und die Synchronisation derzahlreichen externen Geräten, wie z.B. die Bewegungs- oder Lichtsteuerungen sowie natürlich die Kamera selbst,verantwortlich. Das Debuggen der Systeme erfordert oft eine komplexe Ausrüstung wie Oszilloskope oder Logik-analysatoren, die zusammen mit Softwareprofilern verwendet werden.

Halle 1Stand G43

91115_Euresys s.a._RKUI_INV_inVISION 09.10.2014 08:08 Seite 51


Camera Link HS für Echtzeitanwendungen

52

Camera Link HS für EchtzeitanwendungenStartschuss

Für die meisten Anwendungen reichendie möglichen 15m Kabel mit einem Da-tendurchsatz von 2,1GByte/s aus. Bei ei-nigen Inspektionssystemen muss die Ka-mera aber bewegt werden, was zu Brü-chen der herkömmlichen CX4-Kabel füh-ren kann. Zum Beheben dieses Problemswurde ein flexibles Kabel mit 5Mio. Zy-klen entwickelt. Für Kunden, die mehr als15m überbrücken müssen, bietet derCLHS-Standard die kostengünstigenKupfer-auf-Glasfaser-Module an, mitdenen Entfernungen größer 100m mög-lich sind. Mit Revision 2 von CLHS wirddie Bitrate für C2-Anschlüsse auf 5GBit/s

angehoben (Bitrate des Infiniband-Stan-dards), wodurch ein einzelnes Kabeleinen Durchsatz von 3,3GByte/s errei-chen kann und damit die kompletteBandbreite der Kupfer-auf-Glasfaser-Adapter nutzt.

Datenraten bis 10GBit/s fürEchtzeitanwendungen

PCO und Silicon Software haben sichfür das CameraLinkHS X-Protokoll ent-schieden, das dieselben Merkmale wiedas M-Protokoll aufweist, aber Datenra-ten bis zu 10GBit/s ermöglicht. Eine

einzige SFP+-Verbindung überträgt1.200MByte/s, zudem sind mit Glasfa-serkabeln auch größere Entfernungenmöglich. Für kürzere Distanzen bestehtdie Möglichkeit Kupferkabel zu verwen-den. Die PCO-Kameras verwenden biszu vier Kabel (4x10G) zur Beschleuni-gung der Inspektionen für Echtzeitan-wendungen. Zuverlässige Inspektions-systeme werden in CLHS durch dieKorrektur von Bitfehlern mithilfe von er-neuten Senden der Daten mit niedrigerLatenz oder durch Vorwärtsfehler-Kor-rektur erreicht. Zudem können mitCLHS in der Kamera über das Kabel

Bild 1 | Der CLHS M Protocol Frame Grabber

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Mit der neuesten Generation von Produkten steigt Teledyne Dalsa vom erfolgreichen, aber proprietären HSLinkauf den Industriestandard Camera Link HS (CLHS, Mai 2012) um. Das sogenannte Camera Link HS M-Protokollnutzt dieselben Kupferkabel wie HSLink, die allgemein als CX4 (10GigE) oder Infiniband-Kabel bezeichnet und imCLHS-Standard mit C2 angegeben werden.


Halle 1Stand D54

90256_Teledyne Dalsa_RKUI_INV_inVISION 09.10.2014 08:10 Seite 52

Bild 2 | Auswahl der demnächst verfügbaren Produkte mit der jeweiligen CLHS-Konfiguration

Bilder mit über 100kHz getriggert wer-den, und dies ohne zusätzliche oder re-servierte Triggerleitungen, was Kostenund Aufwand spart, sowie das gesamteBildaufnahmesystem vereinfacht. DerJitter bei einem Trigger beträgt 6,4ns,sodass Zeilenscanner 10Bit-Leistungbei 150kHz erreichen. Schnellere Ka-meras nutzen jitterfreie CLHS-Trigger-methoden, bei denen zusätzliche Wertefür die Auslöserzeit bei Bildraten über1MHz möglich sind.

Neues Design für Inspektionssysteme

Für Systementwickler besteht die Mög-lichkeit, bidirektionale GPIO-Signale mit

niedriger Latenz zu nutzen. Diese erlau-ben Kombinationen aus Kamera undFramegrabber als Systemschnittstelle,sodass die Implementierung mit einemgeringeren Verdrahtungsaufwand mög-lich ist und das Gesamtsystem be-schleunigt wird. Allerdings müssen beiCLHS die Kameras GenICam (mitGenCP SFNC) unterstützen, was auchfür viele andere Transportebenen gilt.Systemintegratoren mit GenICam-Kent-nissen können so Entwicklungszeitenverkürzen. Die Spitzenbrandbreite von1.200MByte/s für den CLHS-Befehlska-nal ermöglicht es, Kunden-Korrekturko-effizienten auch für Megapixel-Kamerasin kurzer Zeit herunter- bzw. hochzula-den, was völlig neue Ansätze beim De-

| Kameras & InterfacesCamera Link HS für EchtzeitanwendungenB

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sign von Inspektionssystemen ermög-licht. Der unverschlüsselte VHDL CLHSIP-Core für das M- und X-Protokoll stehtbei der AIA für je 1.000US$ zur Verfü-gung. Dieser enthält das CLHS-Protokollauf der untersten Schicht. Der gemein-sam verwendete Core stellt sicher, dassmögliche Probleme schnell erkannt undbehoben werden. So wurde z.B. wäh-rend einer Entwicklung bei TeledyneDalsa ein Problem festgestellt, für dasMatrox eine Lösung lieferte. Bei einer soengen Zusammenarbeit ist es nichtüberraschend, dass der an Matrox Ima-ging gesendete Prototyp einer Kameraohne weitere Fehlerbehebungen funktio-niert hat. Kunden können also zukünftigeigene Kameras oder Framegrabberentwickeln und dabei sicher sein, dassihre Entwicklungen sofort kompatibel zuanderen Produkten sind. ■

www.visiononline.org

Autor | Mike Miethig, CLHS Chair, Tech-nical Manager, Teledyne Dalsa

90256_Teledyne Dalsa_RKUI_INV_inVISION 09.10.2014 08:11 Seite 53


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Direkt zur Marktübersicht auf www.i-need.de/81

Cosyco GmbH

Germering

089/ 847087

www.cosyco.de

Neon-CL

Digitaler Framegrabber

PCI-Express

Windows 2000, XP

24 Bit

✓

✓

24 Bit

256k x 128k

256k

Base, -, -CL Standard

✓, ✓

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24 bit - 85 MHz

In / Out

✓

Halcon, Common Vision Blox, Image Pro, LabView

Cosyco GmbH

Germering

089/ 847087

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Karbon-CL

Framegrabber für Camera Link

PCI-Express

Windows 2000, XP

80 Bit

✓

2 x 24 Bit

2 x 24 Bit

256k x 128k

256k

Base, Medium, Full Camera Link, CL-10 Bit, -, -CL-Standard

✓, ✓

✓

160 Bit - 85 MHz

In / Out

In / Out

✓

Common Vision Blox, Halcon, Image Pro, LabView

Eltec Elektronik AG

Mainz

06131/ 918-0

www.eltec.de

PC_EYE/CL


PCI-Express

XP, Linux, VxWorks

8-/16-/24-Bit

Full Camera Link, ,

MDR

✓, ✓

✓

80 MHz

✓

✓

Halcon

Euresys

B-Angleur

0032 4/ 3677288

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Grablink Full XR


PCI-Express

Windows und Linux (32- und 64-Bit)

1 x 8/10/12/16 bit

Y8, Y10, Y12, Y14 und Y16

Bayer8, Bayer10, Bayer12, Bayer14 und Bayer16

RGB24, -24PL, -30PL, -36PL, -42PL und RGB48PL

keine Bildgrößenbeschränkung, bis zu 85MHz


80-Bit, Full, Medium oder Base Camera Link, -, -

✓, ✓

bis zu 24/48/64/80 Bits@85MHz

4

Euresys

B-Angleur

0032 4/ 3677288

www.euresys.com

Grablink DualBase


PCI-Express


2 x 8/10/12/16 bit

Y8, Y10, Y12, Y14 und Y16


RGB24, -24PL, -30PL, -36PL, -42PL und RGB48PL



2 x 80-Bit, Base Camera Link, -, -

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bis zu 2 x 10/24 Bits@85MHz

2 x 4


www.i-need.de

Kameras & Interfaces | Marktübersicht Camera Link Framegrabber

| inVision Ausgabe 5/201454

Anbieter

Ort

Telefon

Internet-Adresse

Produktname

Interner Framegrabber-Typ

Verwendetes PC-Bussystem

Unterstützte Betriebssysteme

Analoge Kameras

Digitale Kameras

Analoge und digitale Kameras gemischt

Monochrom-Kameras

Farb-Kameras

RGB-Kameras

Flächenkameras

Zeilenkameras

Camera Link Kameras, Firewire Kameras, LVDS Kameras

Kameraanschlüsse

Kontinuierliche Bildaufnahme, Asynchrone Bildaufnahme

Pixelsynchrone Aufnahme Bildeinzug

Pixel Clock Frequenz

TTL In/Out

Optokoppler In/Out

LVDS

Unterstützung von Restart-/Reset der Kameras

Unterstützung von Bildverarbeitungssoftware

Active Silicon Ltd

GB-Iver

0044 1753/ 783901

www.activesilicon.com

FireBird Camera Link 1 x CLD


PCI-Express

Windows 7, XP, Linux, QNX, Mac OS X

unlimitiert, 85MHz

unlimitiert, 1MHz

Camera Link Base, Medium, Full, Deca (80 bit), ,

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85MHz

✓

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✓

Anbieter

Ort

Telefon

Internet-Adresse

Produktname




Analoge Kameras

Digitale Kameras


Monochrom-Kameras

Farb-Kameras

RGB-Kameras

Flächenkameras

Zeilenkameras


Kameraanschlüsse




TTL In/Out

Optokoppler In/Out

LVDS



Camera Link Framegrabber

Während bei Camera Link die ersten ‘rich-tigen’ Produkte auf der diesjährigen Visionvorgestellt werden dürften und CoaXPressFramegrabber zunehmend bei den etab-lierten Herstellerfirmen im Programm zufinden sind, verwenden viele Anwendun-gen immer noch Framegrabber mit demetablierten Camera-Link-Standard. In der

folgenden Marktübersicht finden Sie Fra-megrabber von 15 verschiedenen Herstel-lern oder Distributoren. Über 150 Frame-grabber finden Sie übrigens in unsererMarktübersicht im Internet. (peb) ■

www.i-need.de

In einem der letzten inVISION-Newsletter haben wir bereits die 'Renaissance der Framegrab-ber' angekündigt. In Zeiten eines CoaXPress und eventuell demnächst auch Camera Link HSvielleicht nicht so ganz verkehrt.

Marktübersicht Camera Link Framegrabber inVISION 5 2014_SPS-MAGAZIN 09.10.2014 08:13 Seite 54

Euresys

B-Angleur

0032 4/ 3677288

www.euresys.com

Grablink Base


PCI-Express


1 x 8/10/12/16 bit

Y8, Y10, Y12, Y14 und Y16


RGB24, -24PL, -30PL, -36PL, -42PL und RGB48PLL



80-Bit, Full, Medium oder Base Camera Link, -, -

✓, ✓

Bis zu 10/24 Bits@85MHz

4

Framos GmbH

Taufkirchen

089/ 710667-0

www.framos.com

Euresys Grablink Full


PCI-Express

Windows 2000 / XP / Vista / 7, Linux

8, 10, 12 Bit monoc., 8, 10, 12 Bit RGB, bis 10 Taps

8, 10, 12 Bit monochrom

8, 10, 12 Bit RGB

Base, Medium, Full Camera Link, ,

2 x Mini Camera Link SDR

✓, ✓

✓

24/48/64/80 bits @ 85MHz

4 In, 4 Out, 2 High Speed In

-Open eVision, Halcon

Imago Technologies GmbH

Friedberg

06031/ 68426-11

www.imago-technologies.com

VisionBox OCTA / TANGO


PCI-Express

Flächen u. Zeilenkam. bis 2x Camera Link Medium

bis 4x Base / 2x Medium, -, -

✓, ✓

✓

85MHz

8/8

✓

Active Silicon Ltd

GB-Iver

0044 1753/ 783901


FireBird Camera Link 2 x CLD


PCI-Express


unlimitiert, 85MHz

unlimitiert, 1MHz

2x Camera Link Base, Medium, Full, Deca (80 bit), ,

✓, ✓

85MHz

✓

✓

✓

✓

Active Silicon Ltd

GB-Iver

0044 1753/ 783901


Phoenix Camera Link PCI/104-Express


PCI-Express


unlimitiert, 85MHz

unlimitiert, 1MHz

1x Camera Link Base, Medium, Full, ,

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85MHz

✓

✓

✓

✓

AMC Analytik & Messtechnik GmbH

Chemnitz

0371/ 38388-0

www.amc-systeme.de

NI PCIe-1433


PCI-Express

Windows XP, Vista, 7, 8

Full Camera Link, Ext.-, Full-, Medium- u.Base, -, -

✓, --

-

Alle Einträge basieren auf Angaben der jeweiligen Firmen.Europe, Middle East & Africa - JAI A/S [email protected]+45 4457 8888

[email protected]+81 45-440-0154

Americas - JAI [email protected]+ 1 408 383 0300

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Marktübersicht Camera Link Framegrabber | Kameras & Interfaces


Silicon Software GmbH

Mannheim

0621/ 789507-0


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PCI-Express

XP, Vista, 7, 8, Linux, RT Linux (64bit/32bit), QNX

3x 16-Bit, 2 x 8/10/12/14/16-Bit

Bayer Pattern Kamera, Greyscale Kameras

Bayer Pattern Farbkamera, RGB-Kamera

48-Bit-pro-Pixel-Format

max. Auflösung 16kx64k B., bis zu 85 MHz Taktrate

max. 16k Bildpunkte pro Zeile

2x Base, Medium, Full Camera Link, -, -MDR26 CameraLink

✓, ✓

✓

bis zu 85 MHz

8/8 IO-Board

8/8 IO-Board

-Ac.Tools, Co. Vision Blox, Halcon, Heurisko, LabView,


Mannheim

0621/ 789507-0


microEnable IV AD1-PoCL


PCI-Express

XP, Vista, 7, 8, Linux, RT Linux (alle 64bit/32bit), QNX

3x 16-Bit, 2 x 8/10/12/14/16-Bit

Bayer Pattern Farbkamera, Greyscale

RGB-Kamera




2x Base, Medium, -, -MDR26 CameraLink, CameraLink PoCL

✓, ✓

✓

bis zu 85 MHz

8/8 IO-Board

8/8 IO-Board

-ActiveTools, Co. Vision Blox, Halcon, Heurisko, LabV.


Mannheim

0621/ 789507-0


microEnable IV AD4-CL


PCI-Express

XP, Vista, 7, 8, Linux, RT Linux (alle 64bit/32bit), QNX

2x Base bis 160, 1x Med. bis 340, 1x F. b. 850 MB/s

3x 16-Bit, 2 x 8/10/12/14/16-Bit

Greyscale Kameras

Bayer Pattern Farbkamera, RGB-Kamera




2x Base, Medium, Full Camera Link, -, -MDR26 CameraLink

✓, ✓

✓

bis zu 85 MHz

8/8 TTL In/Out

8/8 Optokoppler In/Out

-Ac.Tools, Co.Vi. Blox, Halc., Heuri., LabVi., Vision Pro

Stemmer Imaging GmbH

Puchheim

089/ 80902-0


Dalsa Xcelera-CL Dual/Full/Full SE


Windows 2000, XP, Vista, Linux

8, 10, 16 Bit monoc. 8, 10, 16 Bit RGB, bis 10 Taps


8, 10, 16 Bit RGB

max. Auflösung 256K x 16M bis zu 85 MHz Taktrate

max. Auflösung 256K x unendlich bis 85 MHz Taktr.

2x B./1x Me. bzw. 1xBase/1xMe./1xFull, 10 Tap, -, -Cameralink

✓, ✓

✓

85 MHz

✓, 4 In, 4 Out, Shaft Encoder, Trigger

✓

Common Vision Blox


Puchheim

089/ 80902-0


Dalsa X64-CL iPro


PCI-X

Windows 2000, XP, Vista, Linux

8, 10, 16 Bit monochrom 8, 10 Bit RGB


8, 10 Bit RGB


max. Aufl 256K x unendlich bis zu 85 MHz Taktrate

2* Base, Medium Camerlink, -, -Cameralink

✓, ✓

✓

85 MHz

Shaft Encoder, Trigger

✓

Common Vision Blox

Anbieter

Ort

Telefon

Internet-Adresse

Produktname




Analoge Kameras

Digitale Kameras


Monochrom-Kameras

Farb-Kameras

RGB-Kameras

Flächenkameras

Zeilenkameras


Kameraanschlüsse




TTL In/Out

Optokoppler In/Out

LVDS



| inVision Ausgabe 5/201456

Mikrotron GmbH

Unterschleissheim

089/ 726342-00

www.mikrotron.de

Frame Grabber Inspecta-4C


PCI 32-Bit

Windows 2000,9x/ME, NT, XP, 7; Treiber für Halcon

3 x 8-Bit oder 2 x 10-Bit oder 2 x 24-Bit

✓

bis 24-Bit

✓

✓

Base, -, -RS-644, MD-26

✓, ✓

-up to 50 MHz per 8-bit- channel

auf Anfrage

4 inputs/4 outputs

-Halcon

Matrix Vision GmbH

Oppenweiler

07191/ 9432-0


mvHyperion-CLf


Windows XP, Vista, 7, 8, 8.1, Linux

1 Kamera

64K x unlimitiert

64K

Base, Medium, Full, -, -2 x MiniCL

✓, ✓

✓

CL-Takt: 85 MHz

4/2

2x 4 Cameracontrol

✓

Halcon, Neurocheck

Mikrotron GmbH

Unterschleissheim

089/ 726342-00

www.mikrotron.de

Frame Grabber Inspecta-4Ce


PCI-Express

Driver for Win 2000/XP, Vista, 7; LabView a. Halcon

3 x 8-Bit or 2 x 10-Bit or 2 x 12-Bit

1

bis 24-Bit

✓

✓

Base, -, -RS-644, MD-26

✓, ✓

-85MHz

auf Anfrage

4 inputs / 4 outputs

-LabView and Halcon

National Instruments Germany GmbH

München

089/ 741313-0

www.ni.com

Framegrabber von NI


Windows XP, Vista, 7, RTOS, VxWorks

4 Kanäle

1x 8, 10, 12, 14, 16, 1x 8, 10, 12, 14, 16, 24, 32 bit

4 Kanäle

FBAS, NTSC, PAL

24-Bit, 32-Bit-pro-Pixel-Format

begrenzt durch Busbandbreite der Kameraschnittst.

begrenzt durch Busbandbreite der Kameraschnittst.

Base, Medium, Full Camera Link, ✓, ✓

Firewire, RS-422, MDR, RJ45, 100 pol. SCSI

✓, ✓

✓

8 bit - 85 MHz

✓

✓

✓

✓

NI Vision Develop. Module, Vision Builder for Aut. In.

Pro Design Electronic GmbH

Bruckmühl

08062/ 808-0

www.prodesign-europe.com

Visionspeedster2


PCI 32-Bit

Windows 2000, NT, XP, Linux

✓

8/10/12/14/16/24/32-Bit

✓

✓

✓

✓

✓

2x Base, 1x Medium, -, -Camera Link Interface

✓, -✓

-VISIONcreator2, Synthese: jeder Anbieter

Anbieter

Ort

Telefon

Internet-Adresse

Produktname




Analoge Kameras

Digitale Kameras


Monochrom-Kameras

Farb-Kameras

RGB-Kameras

Flächenkameras

Zeilenkameras


Kameraanschlüsse




TTL In/Out

Optokoppler In/Out

LVDS




www.i-need.de


www.i-need.de

Kameras & Interfaces | Marktübersicht Camera Link Framegrabber



Puchheim

089/ 80902-0


Dalsa Xtium-CL PX4


PCI-Express

Windows 7, 8

CLink Full z.B. 8x 8/10 Bit, 10x 8, 9.1 RGB Deca Mo.

8- 16 Bit Mono

8-12 Bit RGB


max. Aufl. 256K x unendlich bis zu 85 MHz Taktrate

2xBase/1xMe. bzw. 1xB./1xMe./1xFull, 10Tap, -, -Cameralink

✓, ✓

✓

85 MHz

✓, 4 In, 4 Out, Shaft Encoder, Trigger

✓

Common Vision Blox

SVS-Vistek GmbH

Seefeld

08152/ 9985-0

www.svs-vistek.de

Eurecard GrabLink Avenue


64-Bit

Windows 2000, XP, Windows 7, Linux

1 x 8-/10-/12-Bit

✓

1 tap x 24 bits, 1 tap x (30 - 36) bits

bis zu 85 MHz Taktrate

bis zu 85 MHz Taktrate

Base, Extended Base, -, -Standard Camera Link

✓, ✓

✓

bis 24-Bit - 85 MHz

4

2

2

✓

Halcon, Neurocheck, Euresys eVision/Open eVision

SVS-Vistek GmbH

Seefeld

08152/ 9985-50

www.svs-vistek.com

Grablink Full


XP, Windows 7 (32 / 64 Bit), Linux

24/48/64/80 bits @ 85MHz

1

1

bis zu 85 MHz

bis zu 85 MHz

Base, Medium, Full Camera Link, -, -2 x Mini Camera Link SDR Verbindung

✓, ✓

✓

24/48/64/80 bits @ 85MHz

Rauscher GmbH

Olching

08142/ 44841-0

www.rauscher.de

Matrox Solios eCL-Base


Windows 7/8 (32bit/64bit) und Linux (32bit/64bit)

alle Zeilen- u. Flächenkameras mit Camera Link Int.

Camera Link Base mit 85MHz




Base Camera Link, -, -Camera Link Stecker, DBHD44 für Trigger- u. Steuer.

✓, ✓

✓

64bit - 85 MHz

✓

✓

✓

✓

Matrox Imaging Library, 3rd party software

Rauscher GmbH

Olching

08142/ 44841-0

www.rauscher.de

Matrox Solios eV-CL



alle Zeilen- u. Flächenkameras mit Camera Link Int.

Pixelclock bis zu 85MHz

Pixelclock bis zu 85MHz

Base, Medium, Full Camera Link, -, -Mini Camera Link St.,DBHD15 für Trigger- u. Steuer.

✓, ✓

✓

64bit - 85 MHz

✓

✓

✓

✓


Rauscher GmbH

Olching

08142/ 44841-0

www.rauscher.de

Matrox Radient eCL


PCI-Express


alle Zeilen- u. Flk. mit CLI, bis 4 CL B. o.2x CL Full

bis zu 2x CL Full bzw. 4x CL Base mit 85MHz

bis zu 2x CL Full bzw. 4x CLink Base mit 85MHz

Base, Medium, Full Camera Link, -, -Mini CL Stecker, DBHD15 für Trigger- u. Steuersign.

✓, ✓

✓

64bit - 85 MHz

✓

✓

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✓


xiD CCD2.8 MP bis 12 MPultra low-noise

xiB12 MP mit 100 fps20 MP mit 32 fps

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USB3.0-Kameras

xiMUSubminiatur- USB2-Kameras

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schnell robust kompakt

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Alle Einträge basieren auf Angaben der jeweiligen Firmen.

Marktübersicht Camera Link Framegrabber | Kameras & Interfaces


Bild 1b | Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von zwei Bildern (a) niedriges SNR, (b) hohes SNR

Bild

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Optimale Beleuchtung für Zeilenkamera-Anwendungen − Teil 1/2

58

Beleuchtung für Zeilenkamera-Anwendungen − Teil 1/2Was man beachten muss!

Der erste Schritt zur optimalen Bildqua-lität besteht in der Wahl der Beleuch-tungsart. In der Regel gilt: Ist ein Objektfalsch beleuchtet, ist keine zur Aufga-benstellung passende Bildauswertungdurch eine Software oder durch denBenutzer möglich. Das menschlicheAuge passt sich automatisch und flexi-bel an herrschende Lichtverhältnisseund Umgebungsbedingungen an. EinMensch würde z.B. die Distanz oderden Sichtwinkel verändern, um Einzel-heiten zu erkennen. Industrielle Bildver-

arbeitungskameras sind demgegenübernicht in der Lage, automatische Justie-rungen zur Detailerkennung vorzuneh-men, wenn die Beleuchtung nicht kor-rekt eingestellt ist. Viel Erfahrung istnotwendig, um die passende Beleuch-tung für ein bestimmtes Material odereine spezifische Anwendung auszu-wählen. Der Aufwand für die richtigeWahl der Beleuchtung wird in der Pra-xis oftmals unterschätzt. Daraus resul-tierende Schwierigkeiten führen häufigzu einer Erhöhung der Projektkosten

und im schlimmsten Fall zum Scheiterndes Projektes. Die hohen Ansprücheaktueller Bildverarbeitungsanwendun-gen erfordern eine strukturierte Vorge-hensweise. Metallglänzende, dunkle(matte) oder transparente Oberflächenmit unterschiedlichen Eigenschaftenbenötigen den Einsatz unterschiedli-cher Beleuchtungsarten und Beleuch-tungstechnologien. Viele unterschiedli-che Aspekte beeinflussen die Wahl derrichtigen Beleuchtung. Dazu zählenu.a.:

Bild 1a | Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von zwei Bildern (a) niedriges SNR, (b) hohes SNR

Der Faktor Licht wird bei der Diskussion um ein leistungsstarkes Bildverarbeitungssystem oft vernachlässigt. Dabeierfordert jedes brillante Bild zwei Dinge: eine ausgezeichnete Kamera und eine ausgezeichnete Beleuchtung. Dervorliegende Beitrag hilft bei der Auswahl der optimalen Beleuchtungslösung und gibt wichtige Praxistipps. Teil 1beschäftigt sich mit den Themen Rauschen, Lebensdauer und Temperatur.

Komponenten |

Halle 1Stand C61

Bild

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91097_Chromasens GmbH_RKMP_INV_inVISION 09.10.2014 08:28 Seite 58

die Größe des zu beleuchtenden Be-•reichesdie Art und Funktionsweise der ge-•

nutzten Kameradie Bewegungsgeschwindigkeit des•

Objektes bzw. der Kameradie Farbe der beleuchteten Objekte•die Umgebungsbedingungen•das Verhalten und die Eigenschaften•

des Objektes (glänzende oder diffusstreuende Oberfläche, Höhenunter-schiede etc.)die zu erwartende / benötigte Lebens-•

dauer der Anwendung.

Jeder der genannten Parameter und Ei-genschaften ist gleichermaßen relevantund muss bei der Konfiguration berück-sichtigt werden. Nur wenn all diese Pa-rameter bekannt sind, kann die Anwen-dung geplant und die optimale Beleuch-tungsart ermittelt werden. Leider ist diesin der Praxis häufig nicht der Fall, wasdie Auswahl der geeigneten Beleuch-tung entsprechend schwierig macht.

Rauschen vermeiden

Die Geschwindigkeit der Zeilenkamerashat sich während der letzten Jahre sig-nifikant erhöht. Dies führt zu erhöhtenAnforderungen an die Beleuchtung undspeziell der erforderlichen Lichtmenge.Jeder, der einmal eine Digitalkamera be-nutzt hat, weiß, dass schlechte Lichtbe-dingungen zu schlechten Bildern führen.Das gleiche passiert in der industriellenBilderfassung. Dort sind sehr guteLichtbedingungen ein absolutes Muss.Moderne Zeilenkameras sind in derLage, mit Integrationszeiten von z.B.15μs zu arbeiten, was eine Beleuchtungvon mehr als 1Mio.lx für eine ausge-zeichnete Bildqualität erfordert. BeimEinsatz von Zeilenkameras spielt dierichtige Ausrichtung von Beleuchtungund Kamera eine Schlüsselrolle. Lichtaußerhalb der Abtaststelle ist dabei ver-schwendetes Licht und führt zu erhöh-ten Kosten und unnötiger Erwärmung.Eines der wichtigsten Kriterien zur Be-urteilung von Bildverarbeitungsanwen-

dungen ist das Rauschen. Innerhalbvon Bildverarbeitungssystemen gibt esunterschiedliche Rauschquellen. Je-doch dominiert üblicherweise der soge-nannte ‘Shot noise’. Dieser wird durcheinen physikalischen Effekt verursachtund hat nichts mit der Kameraqualitätzu tun. Die Ursache für dieses Rau-schen liegt in der speziellen Natur desLichts, das heißt der Photonen. DieBildqualität ist abhängig von der Photo-nen-Anzahl auf dem Objekt und letztlichder Anzahl an Photonen, welche denSensor erreichen, der für die Übertra-gung benutzt wurde. Der Shot noisebesitzt eine Poisson-Verteilung und dasRauschen kann daher wie folgt be-schrieben werden:

SNR = √Ne

Die Elektronenanzahl Ne steht im direk-ten Zusammenhang zur Anzahl derPhotonen. Die Photonenanzahl steht indirekter Verbindung zur Beleuchtungs-stärke EV auf dem Sensor und zur Be-lichtungszeit. In einem optischen Auf-bau mit einer definierten optischenÜbertragung gibt es drei Parameter, dieden Shot noise bei einer Bildaufnahmebeeinflussen:

die Integrationszeit (↔ Scan-Geschwin-•digkeit).die Blende (↔ Tiefenschärfe und ma-•

ximale Schärfe).die Lichtmenge auf dem gescannten•

Objekt.

Die Wahl der Objektiv-Blende hat einesignifikante Wirkung auf die Anforderun-gen an das Licht. Ändert man dieBlende z.B. von 4 auf 5.6, so ist eineum den Faktor 2 höhere Lichtmengenotwendig, um das gleiche Signal-Rausch-Verhältnis beizubehalten.Gleichzeitig wird mehr Tiefenschärfe er-zielt und die Abbildungsqualität durchreduzierte Vignettierungseffekte bei denmeisten Objektiven verbessert. EineModellrechnung macht diesen Einflussdeutlich (Objektauflösung: 300dpi, Sen-

| KomponentenOptimale Beleuchtung für Zeilenkamera-Anwendungen − Teil 1/2

Miniaturized cameras for highly integrated inspection processes

Process visualization under strong spatial constraints

Key benefi ts are small dimensions, low weight and full integration into the customer‘s application

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gesetzt. Marktübliche Beleuchtungensetzen hier Stab- oder Fresnellinsen ein,um die notwendigen Beleuchtungsstär-ken zu erreichen. Chromasens prakti-ziert hier einen anderen Ansatz. Das Un-ternehmen besitzt ein Patent für denEinsatz von Reflektoren bei der Beleuch-tung von Zeilenkamera-Applikationen.Während die Verwendung von Stab-linsen zu Farbabweichungen aufgrundvon Brechungseffekten führt, ist dasentwickelte Spiegel-(Reflektor-)Prinzip

frei von solchen negativen Auswirkun-gen. Mit der Reflektortechnik ist es da-rüber hinaus möglich, mehr Licht voneiner LED zu sammeln (größerer Erfas-sungswinkel der abgestrahlten Licht-menge). Der Wirkungsgrad wird da-durch erheblich erhöht.

Lebensdauer und Alterung

Die Beleuchtungstechnik entwickeltsich heutzutage kontinuierlich von denklassischen Beleuchtungen (z.B. Halo-gen- oder Fluoreszenz-Lampen) hin zuLED-basierten Lösungen. Der LED-Er-folg begründet sich durch eine Reihevon Vorteilen gegenüber den traditio-nellen Beleuchtungslösungen: Die klas-sischen Lichtquellen (z.B. Halogenlam-pen) ändern sich spektral und benöti-gen eine lange Aufwärmzeit, bis sieeinen stabilen Status erreicht haben.Darüber hinaus ist ihre Lebensdauerstark limitiert. LEDs verfügen über einelange Lebensdauer ohne nachlassendeQualität des spektralen Verhaltens, so-lange die Temperatur und der Stromkonstant gehalten werden. Undschließlich sind LED-Lichtquellen in derRegel sofort betriebsbereit. Die nur

Bild 2 | Beispiel eines SNR, resultierend aus dem Rauschsignal, 50μs Integrationszeit,200dpi Auflösung, diffuse Reflexion mit 80%

sor Pixelgröße: 10μm, Brennweite:50mm)Tiefenschärfe: 8mm; Blende 4.0Tiefenschärfe: 12mm; Blende 5.6Tiefenschärfe: 18mm; Blende 8.0Allgemein wird empfohlen:

Erhöhen Sie die Blendenzahl und die•Lichtmenge, damit die Bilder schärferwerden. Vermeiden Sie dabei, dass sichdas Signal-Rausch-Verhältnis reduziert. Erhöhen Sie die Helligkeit so weit,•

dass die Kamera mindestens 80% ihrerSensorsättigung beim Scannen deshellsten Objektbereiches erreicht. Denken Sie an folgenden Zusammen-•

hang beim Rauschen: Je größer diePhotonenanzahl innerhalb der Belich-tungszeit ist, desto besser ist die Bild-qualität.

Die Beachtung dieser Hinweise steigertdie Qualität bei der Bildverarbeitung undreduziert die benötigte Rechenleistungfür die Bildauswertung. Bild 1a und bzeigen Probleme im Signal-Rausch-Ver-hältnis (Signal-to-noise-ratio=SNR), diedurch fehlendes Licht entstanden sind.Bild 2 zeigt einen typischen SNR-Ver-lauf, bezogen auf die Beleuchtungs-stärke. Im Gegensatz zu einer Hinter-grund- oder einer Hellfeldbeleuchtungwird für eine Auflichtbeleuchtung in derRegel eine fokussierte Beleuchtung ein-

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Optimale Beleuchtung für Zeilenkamera-Anwendungen - Teil 1/2Komponenten |

Temperatur Mittelwert ΔE Max. ΔE

60°C 1 2,2

65°C 1,7 3,6

70°C 2,8 5,9

80°C 4,1 8,2

90°C 6,1 12,4

Tabelle 1 | Farbveränderungen an der LED bei Temperaturerhöhung über 55°C



sehr kurze Aufwärmphase begründetsich in der kleinen Bauform. Diese Tat-sache bedingt jedoch eine gute Wär-meableitung, um die LEDs in angemes-senen Arbeitsbedingungen zu halten.Durch gezielte Maßnahmen kann dieLebensdauer positiv beeinflusst wer-den. Dazu zählt neben der bereits er-wähnten Temperaturkontrolle die intelli-gente Steuerung der Betriebsleistungder LEDs. Über einen Blitzbetrieb lässtsich u.U. die Lebensdauer erhöhen.Dadurch ist es teilweise möglich, dieLEDs kurzzeitig über der maximal zu-lässigen Stromleistung zu benutzen,falls − zeitlich begrenzt − starkes Lichterforderlich ist. Dabei ist jedoch zu be-achten, dass die neuesten Hochleis-tungs-LEDs die überhöhten Stromleis-tungen nicht wie frühere LED-Genera-tionen unterstützen. Das natürliche Ver-halten einer LED im Laufe der Lebens-dauer liegt in einer Verringerung der In-tensität. Messungen ergaben, dass dieIntensität innerhalb von 50.000h von100 auf 70% sinkt. Während dieser Zeitzeigt die LED-Leistungsfähigkeit einegraduelle Reduktion.

Temperatur: Kühlung ist wichtig

Trotz der hohen Effizienz von LEDs ent-steht in ihnen dennoch eine Verlustleis-tung. Diese tritt (im Gegensatz zu Fluo-

reszenz-Lampen) innerhalb eines sehrkleinen Bauraumes auf. Wird die Ver-lustleistung (Wärme) nicht richtig abge-führt, wird die LED innerhalb von Se-kunden zerstört. Deshalb gilt: Je besserdie Kühlung, desto länger die Lebens-dauer einer LED. Es gibt jedoch auchnoch andere Effekte, die berücksichtigtwerden sollten. Die LED-Temperatur be-einflusst das spektrale Verhalten / Farb-verschiebung sowie die Leistungsfähig-keit / Helligkeit.Tabelle 1 zeigt die Farbverschiebung,die durch eine Temperaturveränderungin der LED entsteht. Die hier aufgeführ-ten Werte sind Durchschnittswerte bzw.Maximalwerte der Farbabstände imLab-Farbraum (gemessen mit einerColor-Checker-Testvorlage und bezo-gen hier exemplarisch auf 55°C). DieTabelle zeigt, dass das spektrale Verhal-ten bei Temperaturschwankungen deut-lich beeinflusst wird. Ein Unterschiedvon 30°C kann das Spektralverhaltenvon 2,2 auf 12,4 ∆E verändern. Zu be-denken ist: Bereits ein Wert von ∆E>1erzeugt für das menschliche Augesichtbare Farbveränderungen. Bei An-wendungen, die eine präzise Farbwie-dergabe erfordern, wird deshalb emp-fohlen, die Temperatur der Beleuchtungauf einen definierten Wert zu stabilisie-ren. Wirksame Wärmekontrollsystemekönnen die Temperatur einer LED durch

intelligente Kühlung in einer Bandbreitevon weniger als 2°C regeln. Leistungs-fähige Beleuchtungssysteme unterstüt-zen zahlreiche Kühlungsoptionen, wiepassive Kühlung durch Wärmeableitungüber Konvektion, Druckluft-/Wasser-oder (temperaturgeregelte) Lüfterküh-lung. Aktive Lüfterkühlung, Pressluftoder Wasserkühlung sind eine guteWahl für Messanwendungen bei hohenUmgebungstemperaturen. Durch dieTemperaturüberwachung der LEDs unddie Regelung der Kühlung (z.B. miteinem Lüfter) lassen sich die Verschie-bungen in der Farbwiedergabe vermei-den oder zumindest stark verringern.Dies führt insbesondere bei der Auswer-tung von Farben zu exakten Messer-gebnissen. Weiterhin wird − wie bereitserwähnt − dadurch die Lebensdauerder LED-Beleuchtung erhöht. ■

Teil 2 (inVISION 6/14) beschäftigt sich mitden Themen Arbeitsabstände, Modul-länge, LEDs und Polarisation.

www.chromasens.de

| KomponentenOptimale Beleuchtung für Zeilenkamera-Anwendungen − Teil 1/2

Autoren | Martin Hund, Geschäftsführer,Chromasens GmbH und Martin Merkler,Produktmanager ‘Licht’, Chromasens GmbH.

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Neuheiten: BeleuchtungKomponenten |

LED-Beleuchtungs-Katalog

Erhältlich ist der kostenloseKatalog als PDF-Downloadund in gedruckter Form.

Polytec stellt den neuen Beleuchtungskatalog seiner Latab-Produktreihe vor. Die Neuauflageist ideal, um schnell die optimale Beleuchtung für die eigene Anwendung auszuwählen. Nebeneinem umfassenden Spektrum an LED-Leuchten, Controllern und Zubehör finden sich aucheinige Neuheiten. Dazu gehört ein 50°-Ringlicht zur Ausleuchtung zylindrischer Objekte, su-perhelle Spotbeleuchtungen, Rechteckstrahler und Ringlichter sowie innovative Controller.

Polytec GmbH • www.polytec.de

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: Pol

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Hochleistungs-LED-PatternprojektorenDie LTRPXP-Serie umfasst Hochleistungs-LED-Projektoren, die mit verschiedenen Patterns (PT-Serie) und C-Mount-Projektions-optiken gekoppelt werden können. Sie ist ideal für Anwendungen mit strukturiertem Licht, z.B. zur 3D-Profilierung, und ist in vierFarben (weiß, rot, grün und blau) lieferbar.

Opto Engineering • www.opto-engineering.it

Laserliniengeneratoren mit RechnerschnittstelleDie Laserliniengeneratoren mit Rechnerschnittstelle sind in einem Spektralbereich von 375 bis 1.550nm erhältlich und besitzen eineLaserdiode als lichtemittierendes Element. Über die RS232-oder USB-Schnittstelle (bei Verwendung mit entsprechender Switchbox)lässt sich z.B. die Laserleistung steuern oder die max. Laserleistung festlegen. Ein Vorteil der Schnittstelle ist außerdem, dass sichVitaldaten des Lasers leicht auslesen und speichern lassen. So kann man aus Betriebsstunden und Stromaufnahme auf eine mög-liche Degradation der Diode und benötigte Wartungen schließen.

Schäfter + Kirchhoff GmbH • www.sukhamburg.de

Bidirektionale ZeilenbeleuchtungenDie bidirektionale Zeilenbeleuchtungsreihe LNIS/LNIS-FN beleuchtet die Prüfobjekte im schrägen Winkel, wodurch sie sich idealfür die Inspektion von kleinsten Oberflächenkratzern eignet. Sie wurde für die Verwendung mit Zeilenkameras entwickelt und ist inLängen von 100 bis 1.000mm lieferbar. Die Zeilenbeleuchtungen verfügen über eine einzigartige Technologie zur Lichtfokussierungfür die Beleuchtung im schrägen Winkel 90° zur Transportrichtung, wodurch sie sich optimal für die Erkennung von kleinsten Krat-zern in der Bewegungsrichtung des Bandmaterials eignen. Die Ausführungen LNIS-FN bieten eine höhere Beleuchtungsintensitätund sind mit einem lüfterbasierten Kühlsystem ausgestattet.


Neuheiten Beleuchtung inVision 5 2014_inVISION 09.10.2014 08:31 Seite 62

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für den sieht jedes Problem wie ein Nagel aus.“

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Neuheiten: BeleuchtungKomponenten |

IP69K-Schutzröhre für Balkenbeleuchtungen

Das IP69K Housing widersteht Druckbis zu 100bar.

Für die BAR-Balkenbeleuchtungen wurde eine IP69K Röhre entwickelt, die die Flä-chenbeleuchtung schützt. Die transparente Schutzröhre besteht aus 316L Edelstahlund widersteht Wassertemperaturen von bis zu 80°C. Geschützt gegen hohen Druckund Wärme können die Beleuchtungen problemlos in feuchten oder schockabsorbie-renden Umgebungen eingesetzt werden.

Laser 2000 GmbH • www.laser2000.de

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Domförmige Beleuchtungsreihe

Die PDM- und LAV-Lichthaubenrei-hen sind in roter, weißer, blauer undgrüner Version lieferbar.

Die domförmigen Beleuchtungsreihen PDM und LAV sorgen durch eine Kombination von diffuser, axialer und flachwinkeliger Be-leuchtung für eine gleichmäßig diffuse Beleuchtung. Sie liefert aufgrund der Kombination von individuell einstellbarer Dombeleuch-tung, Dunkelfeldbeleuchtung und koaxialer Beleuchtung eine vollständig schattenlose Ausleuchtung. Bei der LAV-Reihe kommteine Kombination einer individuell einstellbaren Dom- und einer koaxialen Beleuchtung zum Einsatz, die eine gleichmäßige Aus-leuchtung gebogener und/oder glänzender Oberflächen gewährleistet.


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Flächenleuchten in länglichen FormatenFür die Flächenbeleuchtungen Hi-Light (Durchlicht) und Top-Light (Auflicht) gibt es nun auch die langen Formate in folgenden Grö-ßen: 40x80mm, 40x120mm, 80x160mm und 120x240mm. An Auswahlmöglichkeiten stehen verschiedene Beleuchtungsfarben,Öffnungswinkel (der LEDs), Betriebsmodi (Dauer-, Schalt- und Blitzbetrieb) sowie Frontabdeckungen zur Verfügung.

Büchner Lichtsysteme GmbH • www.buechner-lichtsysteme.de

www.planistar.deplanistar Lichttechnik GmbH · D-97267 HimmelstadtTel.: 0049 (0) 9364 80 60 0 · [email protected]

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Sonderkonstruktionen und Serienkomponenten LED-Flächenleuchten für DurchlichtanwendungenLED-Flächenleuchten mit KameradurchbruchLED-Balkenleuchten, Linienstrahler und StrahlerLichttunnel, Lichthauben, Koaxialleuchten, usw.Beratung und Konstruktion

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| KomponentenNeuheiten: Beleuchtung

LED-Flächenleuchten mit Kameradurchbruch

Auf Bedarf kann aucheine Koaxialleuchte mitintegriert werden, wo-durch ein gleichmäßigesHellfeld entsteht.

Die Flächenleuchte mit Kameradurchbruch für diffuse Auflichtanwendungen ist mit einem speziellemLichtleiter ausgestattet. Die eigentlichen LED-Quellen sitzen im unbeleuchteten Rand und werden überden Lichtleiter gleichmäßig verteilt. Der Hauptvorteil ist, dass die flächigen Auflichtbeleuchtungen eingleichmäßiges und diffuses Licht über die gesamte Messfläche abgeben. So ist die Flächenbeleuchtungeine alternative zu Ringleuchten und gut für glänzende Objekte geeignet.

planistar Lichttechnik GmbH • www.planistar.de

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Halogen-Kaltlichtquelle für kritische FarbmessungenDie 150-Watt-Halogen-Kaltlichtquelle KL 1500 HAL wurde speziell für industrielle und biowissenschaftliche Anwendungenin der Stereomikroskopie und -makroskopie entwickelt. Im Vergleich zu Kaltlichtquellen mit weißen LEDs verfügt sie überdas volle Emissionsspektrum mit CRI 100. Damit ist sie bestens geeignet für die Wiedergabe von Farben und kritischenFarbmessungen. Eine zusätzliche Optik sorgt dafür, dass die Be-leuchtung auch bei Lichtleitern mit kleinerem Durchmesser ein-heitlich und intensiv bleibt. Die Lüftungsgeräusche sind beson-ders leise und der Luftstrom wurde optimiert. Sie ist so konstru-iert, dass sie von Energiequellen mit einer Spanne von 100 bis240V und 50 bis 60Hz versorgt werden kann.

Schott AG • www.schott.comSchneider-KreuznachXenon-Emerald Die Edelsteine unter den Industrieobjektiven.

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LEDs mit MustergeneratorenHäufig wird für Messaufgaben strukturiertes Licht benötigt,das ohne Speckle-Erscheinungen ist, wie es für Laser ty-pisch ist. Hierfür sind die Beleuchtungsquellen auf LED-Basismit Mustergeneratoren entwickelt worden, die sich nachKundenwunsch erstellen lassen, sogar für Einzelstücke.Möglich sind Einfachlinien, parallele Multilinien, Gitter oderKreuze. Zum Produktlaunch stehen Module mit Wellenlängenin blau, rot oder grün an.Laser Components GmbH • www.lasercomponents.de

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Extrem schnelle fokusvariable Linsen mittels Schall

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Varifocal lens harness the power of sound to shape light

Focusing at the Speed of Sound

High resolution imaging, high throughputindustrial machine vision, and even biome-dical optics all share a common problem:current approaches are ill-suited for non-flat surfaces or 3D volumes due to an in-herent inability of traditional optical sys-tems to rapidly change the focal positionor to control the depth-of-field indepen-dently of the magnification. Recent im-provements in the quality and speed of x-y translation devices allow for rapid sequential imaging of single focal planes;however, due to the lack of suitable high-speed z-focusing devices, speed benefitsare limited to relatively flat samples. TheTAG lens solves these problems by provi-ding a plug&play, computer-controlled lensthat works with existing optical assembliesto add ultra-high speed z-axis tunabilitywithout any moving parts. Adjustable

optical elements on the market are con-strained by the notion that a physicalchange in a surface or interface is neededto redirect light in a controllable fashion. Inother words, to change the focal length,devices either shift the location of a fixedlens (similar to autofocus in a camera) orattempt to change the curvature of thelens surface (similar to how one’s eyeworks). Such mechanisms can be slow asthey require material to be moved or res-haped, fundamentally limiting the speed atwhich these systems can operate.

A technology like no other

TAG Optics uses a fundamentally differentapproach to change focal length. The TAGlens works on the scientific principle thatthe focal length of a lens can be changed

by altering its index of refraction while keeping the surfaces and physical shapeunchanged. The company introduces thisprinciple in its technology which usessound to control the index of refraction ina material. When sound travels through amaterial, it causes small, coordinated den-sity fluctuations that occur at well-definedlocations. Since the index of refraction of amaterial is related to its density, these smalldensity changes lead to a well-definedindex of refraction profile which can be easily controlled by the user to producethe desired optical effect. Moreover, sincesound propagates very rapidly, the lenscan scan over a complete range of focallengths in only microseconds, orders ofmagnitude faster than other variable focaldevices on the market. This technology isopening new possibilities and enabling a

Bild 1 | Quarter and QR code were placed over 30cm apart (a) without the TAG lens onlyone of the object can be in focus at any given time; (b) using the TAG lens it is possible to

increase the depth-of-field by more than 15x enabling the analysis of each object.

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An award winning lens uses sound to shape light making it the world's fastest varifocal device on the market. Thisnovel mechanism of action enables scanning speeds that are more than three orders of magnitudes faster thancompeting technologies. In one simple turnkey solution, the lens provides a computer-controlled platform thatworks with existing optical assemblies to add ultra-fast, high-precision focal length selection, while at the sametime giving a user the option for continuous high-speed scanning that effectively extends the depth-of-field of anyoptical system without sacrificing resolution or wavefront quality.

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Bild 2 | Thanks to its novel underlying technology, the TAG Lens opens the door to novel imaging andprocessing applications that can take advantage of ultra high speed focus control.

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new wave of innovation in the imaging andprocessing markets by conferring several ad-vantages. First, there is no mass transport,thus speeds that are three orders of magni-tude faster than other variable focus devicescan be achieved. Second, the lens is notsusceptible to material fatigue, as there areno fundamental limits to how often soundcan compress liquids, leading to long life-times and low maintenance. Third, the lensexhibits low spherical aberration making itideal for use in high resolution imaging andprocessing applications. Finally, all lenses arehighly versatile and have the ability to focus,defocus, reshape, or extend the depth-of-field of existing optical assemblies, providinggreat value to users and industrial adopters.The versatile nature of the lens means that itcan be incorporated in anything from con-veyor belt systems to security imaging. Theintegration of this technology can conferspeed, increase throughput, reduce downtime due to mechanical system failure, andthereby, leverage existing capital equipmentwhile providing true economic value proposi-tion to the end user.

Machine vision and inspection

The new lenses are particularly well-suited forthe machine vision industry providing tunabledepth-of-field control, with the ability to givemore than a 30x increase in the originaldepth-of-field and a true on/off state withouthaving to physically change optics. Whenused in applications where speed is critical it

can create an instantaneous z-projection bycombining information from all foci within thecamera such that one exposure is all that isnecessary to capture the full multidimensionaldata. In macro inspection such as the visual-ization of printed circuit boards, part in-spection, or high-throughput defect identifi-cation, the optical system must be able tofocus on rapidly moving objects where thedesired information may be located at differ-ent z-positions within the sample. Currentstate of the art systems are still hindered bytheir depth-of-field limitations and as suchcreate a speed bottleneck for the entire in-spection process. By incorporating the newlens within a conveyor belt system, rotatingdisk assembly, or other high-speed scanningtechnology, end-users and system-integratoralike will be able to significantly increase thethroughput of the system without sacrificingx-y resolution. Similarly, microscopic in-spection presents many of the same de-mands on the optics assembly with the addi-tional need for high resolution. The uniqueaspheric lens attribute of the lens means thatit can achieve diffraction limited imaging in amicroscope assembly allowing for the de-tailed inspection of such objects as microfa-bricated semiconductor wafers or small microelectromechanical (MEMS) devices. ■

www.tag-optics.com

Autor | Christian Theriault, president & CEO,TAG Optics Inc.

| KomponentenExtrem schnelle fokusvariable Linsen mittels Schall

EXTENDED DEPTH OF FIELD-KAMERASKamerasysteme mit erweiterter SchärfentiefeDie neue Serie von Kameras mit erweiterter Schärfentiefe (Extended Depth of Field) hat einen etwa 3-mal größeren Schärfentiefe bereich als Standardkameras mit gleicher Brennweite, gleicher Blende und gleichem Objektabstand, ohne Einbußen bei Aufl ösung oder Bildhelligkeit.

So können zum Beispiel Kontrollen in Produk-tionslinien, bei denen mit mehreren Kameras oder mit Nachfokussierung gearbeitet wird, mit nur einer Kamera durchgeführt werden, was zu höherer Effi zienz mit geringerem Aufwand an Ressourcen und Kosten führt.

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Aufnahme mit konventioneller KameraQR-Code im Vordergrund ist nicht lesbar

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Mikro-Inspektionssystem mit Autofokus

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Mikro-Inspektionssystem mit AutofokusMissing Link

Um kleine Strukturen im Bereich wenigerMikrometer abzubilden oder kleinste Par-tikel mit Abmessungen unter 1μm detek-tieren zu können, werden hochauflö-sende Objektive benötigt, die in der Lagesind, diese kleinen Strukturen auf demSensor abzubilden. Eine höhere Auflö-sung bei Objektiven geht dabei stets ein-her mit einer gesteigerten Öffnung − dernumerischen Apertur − des Objektivs.Die Schärfentiefe verringert sich allerdingsdrastisch und erfordert in vielen Fälleneine automatische Fokussierung − meistAutofokus genannt −, um Variationen inder Objektposition ausgleichen zu kön-nen. Im Falle des 5x-Objektivs aus demmag.x system 125 erstreckt sich die wel-lenoptisch berechnete Schärfentiefe ge-rade einmal über ±7μm. Für traditionelleMikroskope sind Fokuseinheiten, die aufPiezoantrieben basieren, seit vielen Jah-ren verfügbar. Dabei wird das Objektiv in

die Fokuseinheit eingeschraubt und diesewiederum am Mikroskop montiert. Derar-tige Standardkomponenten sind in derWelt der Inspektionsobjektive bislangnicht bekannt. Deshalb hat automatischeFokussierung in der industriellen Bildver-arbeitung oft zu großem Aufwand ge-führt, wenn diese erforderlich war.

Zwischen Mikroskop und Inspektionsobjektiv

Das neue System schließt mit seinemAufbau und Eigenschaften die Lücke zwi-schen Mikroskopen und Inspektionsob-jektiven. Zum einen erreicht es mit einerObjekt-Auflösung von unter 1μm Regio-nen, die bislang klassischen Mikroskopenvorbehalten waren. Zum anderen könnenerstmals Sensoren mit einer Diagonalevon bis zu 57mm genutzt werden, die inder industriellen Bildverarbeitung auf-

grund ihrer Vorteile bei Geschwindigkeit,Signal-Rausch-Verhältnis und Auflösungweit verbreitet sind. Gleichzeitig wurdedas optische Konzept der Mikroskopeübernommen und dieses in eine indus-trietaugliche kompakte Mechanik ver-packt (Bild 1). Der klassische Mikroskop-aufbau mit Objektiv (das nach unendlichabbildet), Tubuslinse (die das Bild auf denSensor fokussiert) und koaxiale Auflicht-beleuchtung (die im unendlichen Strah-lengang eingespiegelt wird) bietet auchfür die Fokussierung große Vorteile, dadas Objektiv entlang der optischenAchse bewegt werden kann, ohne an-dere optische Parameter wie z.B. dieVergrößerung zu verändern. Das gleichePrinzip wird auch bei klassischen Mikro-skopen verwendet. Für das mag.x sys-tem 125 musste allerdings die Fokusein-heit komplett neu entwickelt werden, dadie Objektive deutlich größer und schwe-

Bild 1 | mag.x system 125 mit Piezomodul

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Die allgegenwärtige Miniaturisierung von Bauteilen und Geräten stellt immer höhere Anforderungen an die Kon-trolle und Vermessung derselben. Immer höher auflösende Kameras und Optiken werden hierzu benötigt. Diehohe Auflösung der Objektive führt dabei zu sehr geringen Schärfentiefen und erfordert in vielen Fällen eine au-tomatische Fokussierung.

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Bild 2 | Through-the-lens-Autofokus am Beispiel des mag.x system 125

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Grer sind als die bekannten Mikroskopobjek-tive. Höheres Gewicht und größere Außen-abmessungen wurden nötig, um das bis zu3fach größere Objektfeld mit gleichzeitig hö-herer Auflösung und Kontrast im Vergleichzu Standard-Mikroskopobjektiven zu errei-chen. Das Piezo-Modul ermöglicht nun dieexakte Fokussierung mit einer Genauigkeitim nm-Bereich und einem Hub von 400μm.Der gesamte Hub wird in gerade einmal210msec durchfahren.

Von Fokus zu Autofokus

Die Fokussierung des Objektivs ist nur eineHälfte von Autofokus. Um von Fokus zu Au-tofokus zu kommen, muss das System er-kennen, ob das Objekt im Fokus ist odernicht. Dafür gibt es prinzipiell zwei Möglich-keiten:

Bilderkennung und Suche des maxima-•len Kontrastes: Dieses Verfahren ist kos-tengünstig, aber langsam und mit Zeilen-sensoren nicht möglich.Sensorik, die z.B. per Lasertriangulation•

die Objektposition erfasst: Dieses Verfah-ren ist schnell und universell, aber auf-grund der zusätzlichen Bauteile auch teu-rer.

Das mag.x system 125 ermöglicht beide Lö-sungswege. Um die Positionsmessung perLaser sogar am Ort der Bildaufnahme zu er-

möglichen (Through-the-lens-AF), wurdeeine weitere Basiseinheit entwickelt, dieeinen universellen Port aufweist. An diesenkönnen kommerziell verfügbare Autofokus-Sensoren montiert werden. Bild 2 zeigt denStrahlengang des AF-Lasers in diesem Fall.

Autarkes Closed-Loop-System

Der wesentliche Vorteil dieser Konfigurationist der minimale Platzbedarf des gesamtenSystems bei gleichzeitig hoch präziser undschneller Fokussierung. Dadurch kann imFalle eines sich kontinuierlich bewegendenObjektes, wie z.B. ein rotierender Wafer,stets genau da fokussiert werden, wo auchdas Bild aufgenommen wird. Durch die di-rekte Kopplung von AF-Sensor und Piezo-modul ergibt sich ein Closed-Loop-System,das autark arbeitet und sicherstellt, dassdas Objekt stets innerhalb der Schärfentiefedes Objektivs bleibt. Filter innerhalb desSystems sorgen dafür, dass der Laser nichtim Kamerabild zu sehen ist. ■

www.qioptiq.com

Autor | Thomas Schäffler, Director BusinessSegment Vision Technology, Qioptiq Photo-nics GmbH & Co. KG

| KomponentenMikro-Inspektionssystem mit AutofokusSensoren Beleuchtungen Vision ID

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Neuheiten Vision-SoftwareKomponenten |

Kostenlose Vision-Bibliothek mit über 300 Funktionen

In die neue VCLIB-Version wurde u.a.das aktualisierte Tool VC BarcodeReader zum zuverlässigen Lesen vonBarcodes integriert.

Der Funktionsumfang der Bildverarbeitungsbibliothek VCLIB wurde erweitert. Anwendernstehen jetzt mehr als 300 Funktionen kostenlos zur Verfügung; zusätzliche Kosten durchRuntime-Lizenzen oder ähnliche Gebühren fallen nicht an. Die Software-Bibliothek enthältalle Standard-Algorithmen für die Bildverarbeitung sowie einsatzbereite Algorithmen für eineReihe von Prüfaufgaben und bietet alle Voraussetzungen zur eigenen Programmierung.

Vision Components GmbH • www.vision-components.de

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Adaptiver Lichtmengen-Algorithmus

Der adaptive Algorithmus ist einModul bestehend aus FPGA undMicrocontroller.

Der adaptive Lichtmengen-Algorithmus meistert alle Lichtsituationen in Echtzeit.Mit viel Fingerspitzengefühl wurde für alle extremen Lichtsituationen ein Algo-rithmus definiert, der aus Verstärkungs-/Belichtungszeit-/Blendenregelung,Farbsättigung und Kantenanhebung das Beste herausholt, sogar mit Wechsel-wirkungen untereinander. Die Verstärkungsregelung arbeitet in einem extremweiten Umfang, der elektronische Shutter bedient kürzeste Belichtungszeitenund die kombinierte externe Lichtmengenregelung ist präzise positionierbar. ImErgebnis werden in einem maximalen Dynamikbereich von 1:1.000.000/120dBalle Bildinformationen erfasst, um diese perfekt darzustellen.

Kappa opto-electronics GmbH • www.kappa.de

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Halcon 12 mit mehr Speed

Halcon 12 wird offiziell am15. November veröffentlicht.

Die Realisierung von Geschwindigkeitssteigerungen bei Halcon 12 wird durch die ak-tive Nutzung von Multicore-Prozessoren sowie MMX, SSE2 und GPU-Beschleunigungerreicht. Zudem wird die Version durch die Verwendung des AVX2-Befehlssatzes sig-nifikant schneller. Darüber hinaus konnte die Leistung ausgesuchter Operatoren ent-scheidend verbessert und ihre Geschwindigkeit bis auf das Fünffachen gesteigert wer-den. Mittels Visual Studio Extension können Tupel oder ikonische Variablen direkt inVisual Studio überprüft werden. Mit dem lokal deformierbaren, oberflächenbasiertenMatching kann zudem die 3D-Position und Orientierung von Objekten, deren Form va-riieren, zuverlässig bestimmt werden.

MVTec Software GmbH • www.mvtec.com

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Vision MINI Xi: weltweit kleinste Smart-Kamera für industrielle Bildverarbeitung mit integriertem Ethernet

Produktionstechniker, die zuverlässige Verfahren für Kontrollen, Farbzuordnung, Symboldekodierung oder OCR benötigen, können sich ganz auf die Vision MINI Xi verlassen, die für den Einsatz in Fertigungsstraßen und die Nachverfolgung von Komponenten selbst auf engstem Raum installiert werden kann.

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Neuheiten Software inVision 5 2014_inVISION 09.10.2014 08:42 Seite 70

| KomponentenNeuheiten Vision-Software

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Kommunikation über TwinCAT 3Ab der Version 2014.4 von nVision ist eine Anbindung an Beckhoff TwinCAT 3 verfügbar. Damit können erzeugte Bildverarbeitungs-anwendungen mit der IEC 61131-3 kompatiblen Maschinensteuerung kommunizieren. Einerseits kann eine Beckhoff SPS auf Er-gebnisse der Bildverarbeitung reagieren, andererseits kann die in nVision realisierte Machine-Vision-Anwendung von der SPS ge-steuert werden. Somit können Anwender auf einfache Art und Weise einen Datenaustausch zwischen der Bildverarbeitungs-Ap-plikation und der SPS realisieren.

Impuls Imaging GmbH • www.impuls-imaging.com

Echtzeit-Barcode-Bewertung

Die VMI-Schnittstelle er-möglicht die Überprüfungvon Barcodes während derProduktion.

Die VMI-Schnittstelle (Verification Monitoring Interface) für Qualitätsprüfungen ist eine Software-Lösung, mit der die Qualitätvon Barcodes während der Produktion auf Bauteilen, Etiketten und Verpackungen überprüft werden kann. Die Ergebnisse derBarcode-ISO-Qualitätsprüfung sowie Schwankungen in der Barcode-Qualität über einen bestimmten Zeitraum werden in einemLaufzeitfenster in der AutoVision-Software grafisch dargestellt. Da das VMI-Software-Plug-In direkt in der Fertigung eingesetztwird, können diese Echtzeitdaten für Warnmeldungen über abnehmende Barcode-Qualität genutzt werden.

Microscan Systems • www.microscan.com

Bild: Microscan Systems

ARM-Applikation am Linux-PC programmierenAllied Vision hat eine neue Version seines Vimba SDKs veröffentlicht.Mit Vimba 1.3 werden nun auch ARMv7-Prozessoren unterstützt.Damit ist die Entwicklung von Applikationen für ARM-Plattformen inC und C++ und des Cross Plattform Developments besonders ein-fach. Der Anwender programmiert seine Applikation am Linux-PC,testet sie und kompiliert sie anschließend für das ARM-System. Esstehen vorbereitete Beispiele sowie eine Application Note zum CrossCompiling von Linux/x86 zu Linux/ARM bereit. Ebenfalls neu ist dieUnterstützung von OpenMP für schnellere Bildumrechnungen aufMehrkernprozessoren.Allied Vision Technologies GmbH • www.alliedvisiontec.com

Neuheiten Software inVision 5 2014_inVISION 09.10.2014 08:44 Seite 71


Grafische Pipeline-Verarbeitung mit Datenfluss-Prinzip

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Grafische Pipeline-Verarbeitung mit Datenfluss-PrinzipVision-Abläufe vereinfachen

Sie ist eine Programmierumgebung fürBildverarbeitungsanwendungen, die dasDatenfluss-Prinzip verwendet. Dabeigibt es kein Programm mehr, welchesdie Daten Schritt für Schritt bearbeitet.Sie fließen vielmehr durch das Pro-gramm, in etwa so wie Wasser durchein Rohrleitungssystem. Damit lassensich Lösungen schneller erstellen, unddie Ergebnisse sind intuitiv und wenigerfehleranfällig. In Anlehnung an die Rohr-leitungs-Metapher werden die Daten-fluss Programme Pipelines genannt.

Praktische Rohrleitungen

Mit der Software lassen sich Anwen-dungen aus einzelnen Komponentenaufbauen. Der Anwender wählt dazu dieEinzelschritte aus einem Menü aus unddie Software erstellt automatisch einenAblauf. Dieser kann als Datenfluss-Pro-gramm auf weitere Bilder angewandtwerden, wobei die Bilder von Kamerasoder Dateien kommen können. Interak-tive Werkzeuge liefern bei Bedarf Hilfe-stellungen und Informationen, die bei

der Programm-Erstellung und Parame-trierung sehr hilfreich sind. Ein Beispielfür diese Unterstützung ist die Vorschauin den einzelnen Pipeline-Knoten: auto-matisch wird das Ergebnis eines Schrit-tes als kleines Live-Bild, Grafik oderText angezeigt. Für eine qualitative Prü-fung eines Ablaufs ist das äußerst nütz-lich. Bei Bedarf wird die Vorschau mitnur einem Mausklick fenstergroß. Nichtalle Anwendungen lassen sich in einenlinearen Ablauf pressen, Verzweigungenund Schleifen werden zu ihrer Lösung

Bild 1 | Grafische Pipeline-Verarbeitung nach dem Datenfluss-Prinzip. Vorschaubilder inder Pipeline helfen beim schnellen Verständnis eines Ablaufs.

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Vielfach werden heute Programmier-Bibliotheken mit fertigen API-Funktionen verwendet. Obwohl sie Funktionenzur Verarbeitung von Bildern bereitstellen, ist das Erstellen einer kundenspezifischen Applikation aufwändig undfehleranfällig. Um aus einer ersten schnellen Lösung eine robust funktionierende Applikation zu erstellen, ist er-heblicher Aufwand nötig, der zu Projektbeginn häufig unterschätzt wird. Letztlich werden Spezialisten benötigt,die Expertise für die Bildverarbeitung und Maschinensteuerung mitbringen und programmieren können. Die Soft-ware nVision adressiert diese Problematik und bietet eine einfach anzuwendende und kostengünstige Alternative.

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Bild 2 | Ein für Endkunden taugliches User Interface kann einfach mittels Pipelines erzeugt werden.Das UI ist Bestandteil der Pipeline.

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benötigt. Dies erfolgt in einer grafischenUmgebung, mit der verzweigte Abläufeerstellt werden. Es werden die bekann-ten Datenfluss-Prinzipien verwendet.Verzweigte und lineare Pipelines fügensich bestens zusammen. Pipelines las-sen sich strukturieren, in Unter-Pipelinesund in verschiedene Schleifen. Diesewerden implizit mit spezifischen Knotendefiniert, und die Schleifen-Ausführungwird bestimmt durch die Daten, diedurch die Schleife fließen.

Schnelle Entwicklung

Einer der häufigsten Fehler beim Pro-grammieren − eine Schleife einmal zuwenig oder einmal zu oft auszuführen −wird damit unmöglich. Pipelines sindvon Natur aus weniger fehleranfällig undsorgen für weniger Fehlersuche undkürzere Entwicklungszeit. Für dieschnelle Entwicklung der Pipelines gibtes eine große Zahl fertiger Knoten mitFunktionen: Bilderfassung mit GigE Vi-

sion bzw. USB3 Vision aller Kameraher-steller, Verarbeitung mit Filtern und mor-phologischen Funktionen, Transforma-tionen, statistischen Auswertungen,geometrischer Mustervergleich, Ver-messung, 1D/2D-Code-Dekodierungund OCR.

Herstellerunabhängig

nVision ist mit seinen Hilfsmitteln gut fürschnelles Prototyping geeignet, aberseine Anwendungsmöglichkeit endetdamit nicht. Für eine fertige Lösung isteine Verbindung zur Außenwelt nötig.Neben den Knoten für Kamera-Inter-faces existieren auch Knoten, mit denendigitale und analoge EA-Signale überEA-Hardware oder gebräuchliche Feld-busse eingelesen und ausgegeben wer-den können. Damit kann z.B. auf ex-terne Trigger-Signale reagiert werdenund es können − abhängig von derBildverarbeitung − Signale zur Steue-rung anderer Geräte ausgegeben wer-

den. Außerdem gibt es Knoten zumSchreiben und Lesen von Dateien undDaten aus Datenbanken. Der vollstän-dige Satz an Bildverarbeitungs-Funktio-nen wird ergänzt durch Knoten zur Pro-grammier-Unterstützung, z.B. für Ma-thematik, Logik und Zeichenketten-Ver-arbeitung. Zudem ist die Software einClient-Server-System. Mit dem Designererstellt und parametriert man Anwen-dungen. Die Ausführung der Anwen-dungen, zusammen mit einer optionalenmaschinentauglichen Anzeige, wird vonder nVision Runtime durchgeführt. De-signer und Runtime können auf unter-schiedlichen, über Netzwerk verbunde-nen Rechnern laufen. Der Designerkann sich mit einer entfernten Runtimeverbinden und ermöglicht dadurch dieEntwicklung und Parametrierung vonlaufenden Anwendungen, die Maschi-nen zum Erstellen, Einrichten und Über-prüfen vom Büro aus fernsteuern kön-nen. Der Einrichter kann sich mit sei-nem Laptop vor Ort oder entfernt überdas Netzwerk mit der Maschine verbin-den und die Parametrierung der An-wendung auf der Runtime vornehmen.Die Modularität der Runtime sorgt füreine kostengünstige Vervielfältigung derZielsysteme. Anwender können miteinem SDK ihren eigenen Code in dasSystem integrieren. In C/C++ oder C#geschriebene Funktionen können vonPipelines aus aufgerufen werden. DieIntegration eines bereits bestehendenCodes in das komplette System ist pro-blemlos möglich. Außerdem könnenAnwender auf diese Art mit speziellerHardware kommunizieren. Der umge-kehrte Weg ist ebenfalls möglich: derAnwender kann grafische Pipelines inseine C/C++- oder C#-basierten An-wendungen einbauen. ■

www.impuls-imaging.com

Autor | Peter Schregle, Geschäftsführer,Impuls Imaging GmbH

| KomponentenGrafische Pipeline-Verarbeitung mit Datenfluss-Prinzip

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BV-Anw


BV-Anwendungen generieren ohne Code-Kenntnisse

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IBV-Anwendungen generieren ohne Code-KenntnisseCodefreie Zeiten

Warum eine weitere Vi-sion-Software? Sie haben mit Halconpraktisch die Standardsoftware fürdie Bildverarbeitung bereits im Pro-gramm?O. Munkelt: MVTec ist seit den erstenTagen der Bildverarbeitung mit dabei. Sosind wir über die Jahre nicht nur oft Vor-reiter innerhalb der Branche, auch entwi-ckeln wir mit unserer Expertise Halconkontinuierlich weiter zu einem der um-fangreichsten und mächtigsten Bildverar-

beitungssoftwareprodukte. Vor allem beiBV-Profis ist Halcon mit seinen fast unbe-grenzten Möglichkeiten beliebt. DerWachstumsmotor Bildverarbeitung er-reicht immer neue Anwendungsfelderund -kreise und damit auch neue Nutzer-typen und -szenarien mit gänzlich unter-schiedlichen Anforderungen. Nachdemdie meisten Software-Lösungen auf demMarkt extensive Programmier- und Bild-verarbeitungskenntnisse voraussetzen,um eine Anwendung zu erstellen, haben

wir hier Handlungsbedarf gesehen. Wirhaben BV-Anwender rund um den Glo-bus befragt, wie für sie die perfekte Soft-ware-Lösung aussehen sollte und so denGrundstein für Merlic gelegt. Mit dieserSoftware bieten wir eine Oberfläche, dieeinen intuitiven Workflow ermöglicht, derganz ohne Programmierkenntnisse undumfangreiches BV-Wissen zum ge-wünschten Ergebnis führt. Durch die bild-zentrierte Oberfläche kann sich der Ent-wickler mehr auf das Bild als auf kom-

Bild 1 | Dr. Olaf Munkelt, Geschäftsführer, MVTec: „Mit Merlic können komplette Bildverarbeitungsapplikationen mitintegrierter SPS-Kommunikation und grafischer Benutzeroberfläche erstellt werden.“

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Mit Merlic stellt MVTec eine neue Bildverarbeitungssoftware vor, mit der Benutzer Komplettlösungen schnell zu-sammenstellen können, ohne auch nur eine einzige Codezeile schreiben zu müssen. Die Software bietet mit einemneuartigen Bedienkonzept − der bildzentrierten Benutzeroberfläche − ein völlig neues Nutzungserlebnis. InVISIONsprach mit Dr. Olaf Munkelt, Geschäftsführer der MVTec Software GmbH, über die neue Software.

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plexe Codes oder Parameterlisten konzentrieren. Das neue easy-Touch-Konzept verstärkt dies sogar noch. Es erkennt und markiertbeim Bewegen der Maus über das Bild z.B. automatisch zu inspi-zierende Objekte und nimmt dem Anwender so die komplexeKonfiguration von Parametern ab.

Wo liegen die Vorteile?O. Munkelt: Merlic ist eine All-in-One-PC-basierte Lösung. Mit derEntwicklungs- und Konfigurationsumgebung können kompletteBildverarbeitungsapplikationen mit integrierter SPS-Kommunika-tion und grafischer Benutzeroberfläche erstellt werden. Die Soft-ware liefert bereits umfassende Standardbildverarbeitungstoolswie Kalibrierung, Alignment, Vermessung, Überprüfung, Identifika-tion, Fehlererkennung und mehr. Sie kann aber auch jederzeit mitkundenspezifischen, benutzerdefinierten Tools erweitert werden.Der Entwicklungsprozess wird zusätzlich durch weitere intuitiveLeistungsmerkmale beschleunigt, wie dem eingebauten Front-End-GUI-Designer oder der Unterstützung mehrerer Kameras.Merlic ist das ideale Werkzeug für alle, die eine fertige Bildverar-beitungslösung schnell und einfach zusammenstellen und hierbeigleich die Integration in Automatisierungslösungen sowie dieOberfläche für den Endanwender gestalten wollen.

Ist Merlic nur für Anwender mit geringen Bildver-arbeitungskenntnissen entwickelt worden oder hat auch derBildverarbeitungsexperte etwas von dem neuen Produkt?O. Munkelt: Von dem Programm können nicht nur Anwender mitwenig BV- und Programmierkenntnis profitieren, sondern aucheinem Experten kann die Arbeit erheblich erleichtert werden. Esermöglicht den schnellen Weg zu einer Lösung. So kann auch einExperte Zeit sparen, indem er kleinere Projekte mit geringeremAufwand abwickelt. Zeitfressende Aufgaben wie das Erstelleneiner ansprechenden Frontend-GUI kann mit nur wenigen Klicksgeneriert werden. Aber insbesondere Anwender ohne Program-mierkenntnisse werden von Merlic begeistert sein.

Sie haben das Konzept erstmals auf der Auto-matica vorgestellt. Wie waren die Reaktionen?O. Munkelt: Die Reaktionen der Anwender zum interaktiven Pro-totyp waren durchweg positiv. Die Besucher hatten die Möglich-keit, zwei Anwendungen selbst live zu testen. Durch das intuitiveBedienkonzept fanden sich die Anwender schnell zurecht und lob-ten besonders die übersichtliche und moderne Oberfläche sowiedie einfache Bedienung.

Wann wird der offizielle Release sein?O. Munkelt: Der weltweit offizielle Release-Termin ist für das ersteHalbjahr 2015 vorgesehen. ■

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NeuroCheck Version 6.1 mit 3D-Bildverarbeitung und Robotik

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Version 6.1 mit 3D-Bildverarbeitung und Robotik

Mehr Kommunikation

Die Erfolgsgeschichte der NeuroCheck-Bildverarbeitungssoftware beginnt 1993mit der Entwicklung und Vermarktungdes ersten Produktes für die IBV auf PC-Plattform, mit dem der Anwender keineProgrammierkenntnisse für die Erstellungeiner Bildverarbeitungslösung benötigt. Ineiner interaktiven grafischen Entwick-lungsumgebung wird aus verschiedenenBausteinen ein gesamtes Prüfsystem er-stellt und parametrisiert, ohne eine ein-zige Zeile Code zu schreiben. Standardi-sierung und Skalierbarkeit von derSmart-Kamera bis zu vernetzten Multi-Kamera-Systemen machen die Softwarezur idealen Plattform für den Einsatz inUnternehmen jeder Größe. Die Schwer-

punkte bei der Entwicklung der Version6.1 waren neben der Einbindung vonneuen Sensoren und Kamerakomponen-ten, die Integration von modernen Kom-munikationsschnittstellen sowie die wei-tere Vereinfachung der Bedienung. In vie-len wichtigen Dialogen wird der Anwen-der zukünftig dort einen noch höherenKomfort bemerken. Die Verbesserungenführen bei der Erstellung, Inbetriebnahmeund Wartung von Applikationen zu spür-baren Produktivitäts- und Effizienzsteige-rungen. Ab sofort sind zudem Sensorenverfügbar, die über Triangulation, Stereo-bildaufnahme oder über Streifenprojek-tion ein Höhenbild generieren und die inder Software ausgewertet werden kön-

nen. Dadurch wird das Einsatzspektrumum die Bereiche 3D-Bildverarbeitung undRobotik erweitert. Datenbankanwendun-gen sowie die Kommunikation über allegängigen Industrial-Ethernet-Protokollerunden die neue Softwareversion ab. Da-durch ist es möglich, Lösungen für dienahtlose Integration in komplexe, ver-netzte Fertigungseinrichtungen mit hoch-dynamischen Sollwertvorgaben undM2M-Kommunikation anzubieten. ■

www.neurocheck.com

Autor | Jochen Raasch, Technischer Ver-trieb, NeuroCheck GmbH

Bild 1 | NeuroCheck Version 6.1 erweitert das Einsatzspektrum um die Bereiche 3D-Bildver-arbeitung und Robotik.

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Mit NeuroCheck Version 6.1 kommt jetzt die neueste Generation der konfigurierbaren Bildverarbeitungssoftwaremit einigen Neuerungen und Erweiterungen auf den Markt.

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Pyramid Computer GmbH · Bötzinger Straße 60 · D-79111 Freiburg · Telefon +49 761 4514 792 · [email protected] · www.pyramid.de

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´Kinderleichte´Farbeinstellung für Vision-Sensoren

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'Kinderleichte' Farbeinstellung für Vision-Sensoren

Bunt als neue Lieblingsfarbe

Farbe ist eine Empfindung − erst durchspezielle anatomische Bausteine kön-nen wir überhaupt farbig sehen. Bei Ta-geslicht werden unserem Gehirn dazu inErgänzung der Helligkeit Informationenüber Farbton und Sättigung geliefert.Die entsprechend der Natur individuelleWahrnehmung des Menschen wurdeanhand von Testgruppen und Statistik‘normiert’ und dann verschieden model-liert. Dabei kommt in einigen Farbmo-dellen auch die Aufteilung in Helligkeit,Farbton und Sättigung ins Spiel. Als

Beispiel sei hierzu das HSV-Modell ge-nannt, dass mit Hue (Farbton), Satura-tion (Sättigung) und Value (im Bezug zurHelligkeit) eine analoge Beschreibungabliefert. Anders angelegt ist das be-kannte RGB-Farbmodell, aber keinesder Modelle kann auf eine 3. Dimensionverzichten.

Schlechte Nachrichten

Das ist zunächst keine gute Nachrichtfür einfach einzurichtende Systeme der

industriellen Bildverarbeitung − zumalhier klare Gut/Schlecht -Grenzen ge-setzt werden müssen. Die bekanntenLimits, die man typischerweise bei Vision-Sensoren einstellt, sind z.B. An-zahl der Flächen, Kanten, Abständeusw. Immer wieder handelt es sich umeinen numerischen Wert und dessenMinimum bzw. Maximum. Überträgtman dies auf den nun notwendigen 3D-Raum, wird das Problem deutlich: Mannutzt drei unabhängige Einstellregler(z.B. für Farbton, Sättigung, Helligkeit),

Bild 1 | Zur Kontrolle der Anordnung von Buntstiften sind in der VeriSens ApplicationSuite vier zu prüfende Farben eingelernt (unten). Berühren sich die Kugeln nicht, werden

die Farben klar unterschieden.B

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'Bunt' in Anlehnung an das etwas erweiterte Zitat von Walter Gropius ('Bunt ist meine Lieblingsfarbe') ist in derBildverarbeitung weit mehr als nur ein zusätzlicher Parameter. Wer sich in diesem Zusammenhang das erste Malmit Farbe beschäftigt, denkt am Anfang vielleicht an Buntstifte und wie einfach diese von Kindern nach Rot, Grünoder Blau eingeteilt werden. Der Vision-Sensor VeriSens Color kann fast genauso einfach Objekte nach Farbensortieren.

Komponenten |

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Bild 2 | Prinzip 'Kugeluniversum' der Farbmodellierung

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um die zu untersuchende Farbe abzu-bilden. Unter Berücksichtigung der To-leranzen sind dies sechs Grenzen proFarbe − nämlich Minima und Maxima injeweils drei Dimensionen. Geht es umdie Abgrenzung zwischen mehrerenFarben, wird das Ganze schnell kom-plex. Trotz zahlreicher Limits in Bezie-hung untereinander darf keine Über-schneidung der Farbbereiche im Raumentstehen. Das ist umso weniger trivial,wenn man an die vielen Varianzen derObjekte im Schein der Bildverarbei-tungsbeleuchtung denkt.

Inspiration Buntstifte

Andererseits sortieren Kinder Buntstiftenach Rot, Grün oder Blau ohne über 3D-Vektoren nachzudenken. Die VeriSens-Vi-sion-Sensoren mit Color FEX setzengenau hier an. Eines der entscheidendenEntwicklungsziele war, Farbeinstellungenso revolutionär einfach zu gestalten, dasspraktisch jedermann den Vision-Sensor −möglichst sogar ohne die Anleitung zulesen − parametrieren kann. Hinzukommt, dass Vision-Sensoren gern zugenau solchen Aufgaben eingesetzt wer-den, wie z.B. die richtige Reihenfolge vonFarben sicherzustellen. Auch bei typi-schen Applikationen, wie Farbcodes er-

kennen, farbige (selbstleuchtende) LEDsprüfen oder dem Kontrollieren der Anord-nung farbiger Produkte spricht man letzt-endlich z.B. über rote, grüne oder blaueObjekte. Das schließt in diesem Bereichsogenannte Farbmessung oder Farbme-trik aus − im Bereich der Anwendung vonVision-Sensoren ist das eher die Praxis.Die Frage, die sich damit stellt ist: Wiekommt man von komplexen 3D-Farbmo-dellen zu einer ‘kinderleichten’ Farbunter-scheidung? Baumer führt bei seinen ak-tuellen Vision-Sensoren mit Color FEXeine neue Funktionalität ein, die man sicham besten als intelligenten Assistentenvorstellt. Dabei werden die relevantenObjektfarben eingelernt und der Sensorbestimmt dafür den entsprechenden re-präsentativen Farbraum. Diese Kugeln,deren Radius die vorgegebene Farbtole-ranz ist, werden zusätzlich im 3D-Raumvisualisiert und untereinander auf ‘Kolli-sion’ geprüft. Sie weisen im Kern die re-präsentative Farbe aus, der vom Systembereits ein Name zugeordnet wird: eingelber Bereich ist nicht nur gelb, er heißtauch so.

Man muss kein Farbexperte sein

Dem typischen Anwender bringt dieseinen klaren Nutzen: Man holt ihn dort

ab, wo er das Produkt auch einsetzt,bei der Unterscheidung blauer von grü-nen Objekten oder bei der Sicherstel-lung, dass die rote LED an der richtigenStelle neben der grünen leuchtet − undnicht falsch herum bestückt wurde. DerAnwender steht also im Mittelpunkt undhantiert im wörtlichen Sinne kinderleichtmit einer bekannten Größe − nämlicheinfach nur ‘der’ Farbe. Zum Abgrenzengenügt eine Toleranz, die verändert wer-den kann und somit die Größe derKugel definiert. Damit ist auch eine klareAbgrenzung der Farben untereinandergelöst: Gibt es keine Kollision der Ku-geln im ‘Kugeluniversum’, werden auchdie Farben klar unterschieden. Das siehtder Nutzer beim Einrichten und kann soauch sicher gehen, dass ein hellesOrange nicht doch vielleicht das Gelbdes Nachbarobjektes ist. Bleibt nochdie Frage offen, ob man sich als An-wender mit Farbtheorie und Farbmodel-len beschäftigen muss. Klare Antwort:nein. Auch wenn VeriSens die Farbmo-delle nicht versteckt und in der 3D-Gra-fik der Parametriersoftware offen prä-sentiert − man muss sich dazu nicht mitFarbtheorie beschäftigen und Farbmo-delle kennen. Die Kugeln im Raum sindselbsterklärend. Es wurden dazu erfolg-reich Usability-Tests durchgeführt undgezeigt, dass praktisch jedermann mitden neuen Geräten in der Lage ist,Farb-Applikationen zu lösen und dabeiin wenigen Minuten richtig zu parame-trieren. Buntstifte sortieren wird damitendlich auch für Erwachsene zum Kin-derspiel. ■

www.baumer.com

Autor | Michael Steinicke, Produktmanager, Baumer

| Komponenten´Kinderleichte´Farbeinstellung für Vision-Sensoren

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NeuheitenKomponenten |

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Die Serie ML-U MP9 wird insgesamtsechs verschiedene Objektive mit Brenn-weiten von 12,5 bis 75mm umfassen.

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Neuheiten Komponenten inVision 5 2014_inVISION 09.10.2014 09:01 Seite 80


| KomponentenNeuheiten

Varifocal-Objektiv mit 6MP-Auflösungsvermögen (4K)

Mit einem Brennweitenbereich von4,1 bis 9mm (2.2x) und einer maxi-malen Blendenöffnung von F1.6 bie-tet das Objektiv flexible Möglichkeitenin der Wahl des Bildausschnitts.

Das Fujinon Varifocal-Objektiv DV2.2x4.1SR4A für Security-Anwendungen bietet erst-mals verbesserte optische Performance mit einem Auflösungsvermögen von 4K fürden Einsatz mit hochauflösenden CCTV-Kameras. In Kombination mit hochauflösen-den 6MP-Kameras (1/1.8") liefert das Objektiv scharfe, detailreiche Bilder und höchsteAuflösung bis in die Randbereiche des Bildes. Im Objektiv DV2.2x4.1SR4A wird erst-mals eine Technologie umgesetzt, die man bisher nur aus dem Kino- und Fernsehbe-reich kennt: 4k. Diese Bezeichnung steht für ~4.000 Pixel horizontal, was ungefähr die4-fache Auflösung von Full HD bedeutet.

Fujifilm Europe GmbH • www.fujifilm.eu

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Neue Generation High-End-FilterSchneider-Kreuznach ersetzt im Rahmen eines Redesigns vier seiner Filterlinien. Dank einer neuen Beschichtungsanlage werdendurch Magnetron-Sputtern Verbesserungen der Coatings erreicht. In einem ersten Schritt steht der Austausch aller Bandpass-,Kurzpass-, Langpass- und UV-IR-Sperrfilter an. Die HT- Filter bieteneine höhere Transmission (im Mittel bis zu 90%), gleichmäßigeebene Transmission, bessere Blockung außerhalb des Transmissi-onsbereichs, steilere Flanken, verbesserte Antireflexbeschichtung(AR R<0,3%) im visuellen und nahen IR-Spektrum sowie eine hö-here Kantenstabilität (geringerer Shift).

Jos. Schneider Optische Werke GmbH www.schneiderkreuznach.com

Smart Vision Development KitSensor to Image stellt in Kooperation mit Xilinx und Avnet ein SmartVision Development Kit vor, das als Design- und Development-Plattform für eigene Vision-Komponenten dienen soll. Das Kit nutzteinen Xilinx-Zynq-7015-Baustein, der an Schnittstellen wie GigE,USB3, CoaXPress (1 in, 1 out) und HDMI (out) angeschlossen ist.Damit lassen sich die wichtigsten Interface-Standards implementie-ren. Dazu werden Referenzdesigns angeboten, mit denen GigE Vi-sion, USB3 Vision und CoaXPress implementiert und evaluiert wer-den können. Um bei (Smart-) Kamera-Designs mit echten Bildernzu arbeiten, gibt es separate Interface Boards, eines mit dem On-semi/Aptina Sensor AR0134, das andere mit einem CameraLink De-serializer, sodass auch Standard-CameraLink- Base-Kameras alsBildquelle nutzbar sind.

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Telezentrische Objektive mit koaxialem Beleuchtungsanschluss

Die Objektive mit Anschluss für ko-axiale Beleuchtung sind ideal für dieInspektion spiegelnder Objekte.

Die Techspec telezentrischen Objektive der Silberserie gibt es nun auch für die Ver-größerungen 0,5x, 0,75x und 2,0x mit Anschluss für koaxiale Beleuchtung. Der licht-starke Aufbau mit Blendenzahl 6 erzeugt symmetrische Bilder, die sich besonders fürsoftwarebasierte Messungen eignen. Das Design ist eine Kombination aus hochwer-tigen Linsen und einer vereinfachten, nicht fokussierbaren Mechanik mit einstellbarerBlende für scharfe Bilder mit wenigen Fehlern.

Edmund Optics GmbH • www.edmundoptics.de

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3D-Lasertriangulations-Familie

Die einzelnen Modelle sind für Ar-beitsabstände zwischen 60 und740mm ausgelegt.

Die neue Serie der 3D-Lasertriangulationssensoren vereint die bewährten Sensorender C2-Serie mit passender Lasertechnik in einem IP67-Gehäuse. Um für verschie-denste Anforderungen einen passenden Sensor anbieten zu können, wartet die C2-CS-Serie gleich mit 17 Modellen auf. Diese unterscheiden sich durch Auflösung, Mess-geschwindigkeit, Größe, Arbeitsabstand und Scan-Bereich. So sind die Sensoren mitden Auflösungen 2.048x1.088, 1.600x1.088 und 648x488 Pixel erhältlich, wobei diehöchstmögliche Profilfrequenz bei 25kHz liegt.

AT−Automation Technology • www.AutomationTechnology.de

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3D-Sensoren-Familie erweitert

Mit der DS1000-Serie können nahezualle 3D-Prüfungen ausgeführt wer-den, z.B. Messungen im μm-Bereich.

Cognex erweitert mit drei neuen Modellen der autark arbeitenden 3D-Profil-Sensorenaus der Serie DS 1000 die Einsatzmöglichkeiten durch neue Software und Bildverar-beitungstools. Die Sensoren DS1050, DS1101 und DS1300 kommen nun mit demVC5 Vision Controller, sodass eine Komplettlösung für anspruchsvollste 3D-Anforde-rungen bereitgestellt wird. Mit dem Controller können bis zu vier 3D-Sensoren sowiedie Werkskommunikation gesteuert werden.

Cognex Germany Inc. • www.cognex.com

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Kleiner 3D-Scanner mit blauerLED-Projektion

Der 3D-Scanner HDI 109 ist ideal für3D-Messungen, Visualisierungenoder die Inspektion von kleinen Teilen.

Der 3D-Scanner HDI 109 ist das neueste Produkt der HDI 100 Serie von kompakten,vor-kalibrierten 3D-Geräten und ideal für die Erfassung kleiner Teile mit hoher Genau-igkeit. Mit einer Größe von 49x100x155mm und einem IP67-Aluminiumgehäuse ist ereiner der kleinsten Hochleistungs-3D-Scanner, die blaue LEDs für die Projektion nut-zen. Seine Größe erleichtert die Integration in Maschinen.

LMI Technologies Inc. • www.lmi3D.com

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Wechsel zwischen Roboter- und Kamerasteuerung

Das MotoSight2D Interface ist eineSoftwareerweiterung der DX100 undFS100-Robotersteuerungen.

Die 2D-Vision-System-Lösung von Yaskawa wurde entwickelt, um Cognex-InsightEasy Builder basierte Kameras, kombiniert mit der Software MotoSight2D Inferfaceund den Robotersteuerungen DX100, DX200 und FS100 zu programmieren und zusteuern. Das Handhaben von Objekten sowie Erkennung- und Qualitätsüberwa-chungsaufgaben wird dadurch vereinfacht. Dabei kann der Bediener problemlos mit-tels des Programmierhandgerätes zwischen der Robotersteuerung und der Kamera-steuerung wechseln, und das bei bis zu vier Kameras.

Yaskawa Europe GmbH • www.yaskawa.eu.com

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Embedded-Plattform für die BildanalyseVempire ist konzipiert für die PC-unabhängige schnelle Ver-arbeitung großer Datenmengen aus unterschiedlichen Bild-sensoren. Aufgrund des kompakten Designs ist sie überalldort einsetzbar, wo ein PC aufgrund von Platz- und Energie-beschränkungen nicht verwendet werden kann. Zwei mögli-che Anwendungsszenarien sind als ToF-Kamera, die in Echt-zeit die Rohdaten eines TOF-Sensors in eine Tiefenkarte undeine Punktwolke umrechnet, eine Reihe von Bildanalysefunk-tionen darauf berechnet und das Ergebnis in mehreren An-sichten als Livebild darstellt oder als Polarisations-Kamera,die die Polarisationseigenschaften (Winkel und Polarisations-grad) des einfallenden Lichtes ebenfalls in Echtzeit berechnetund als Farbkarte anzeigt.

Fraunhofer-Institut IIS • www.iis.fhg.de

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Cognex Germany Inc. • www.cognex.com

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| KomponentenNeuheiten



Prozessoren und Architekturen für die Highspeed-Bildverarbeitung

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Komponenten |

Prozessoren und Architekturen für die Highspeed-IBVHeterogen oder homogen?

Hinzu kommen komplexere Algorithmen,da die Anforderungen an Robustheit undIntelligenz von Bildverarbeitungslösungenzunehmen und oft Voraussetzung für dieAkzeptanz sind. Angenommen die Ma-thematik ist mit dem Faktor vier dabei, sosteigt der Bedarf an Rechenleistung umden Faktor 88. Die Prozessoren werdenzwar schneller, aber abhängig vom Pro-zessorhersteller waren die Leistungsstei-gerungen der letzten Jahre nicht so, wiedas Mooresche Gesetz vermuten ließe.Somit gibt es genügend Gründe, überdie Auswahl von Prozessoren und Archi-tekturen ein paar Worte zu verlieren.

Die richtige Architekur?

Homogene Architekturen skalieren Pro-zessoren gleichen Typs. Ein Beispiel sindim Servermarkt die Intel-Xeon-Prozesso-ren, bei denen z.B. zwei Prozessoren aufeinem Motherboard arbeiten. Auch High-Performance-Computer werden überwie-gend homogen aufgebaut. Bei heteroge-nen Architekturen wird je nach Aufgaben-

stellung der Prozessortyp gemischt. Bei-spiele hierfür sind:

Mehr-Kern-Prozessoren mit z.B. vier•ARM- und acht DSP-Prozessoren (z.B.Texas Instruments)FPGAs bestehend aus FPGA- und•

ARM-Prozessor(en) (Altera, Xilinx)x86-PC mit einem FPGA als Copro-•

zessor auf dem Framegrabberx86-PC mit einer GPU-Karte•x86-Prozessoren mit CPU und GPU•

(z.B. AMD)Mehr-Kern-ARM mit GPU (z.B. NVidea)•

Fragt man Chip-Experten, so sagendiese, dass eine auf Performance undniedrigem Stromverbrauch getrimmte Ar-chitektur nur heterogen machbar ist. Diesist auch logisch, da Prozessoren unter-schiedliche Eigenschaften haben, aufdenen Betriebssysteme und Algorithmenunterschiedlich schnell ablaufen. So istein ARM-Kern gut für Linux OS geeignet,nutzt jedoch für die Codierung von Bild-daten in einer IP-Kamera seinen DSP-Nachbarn. Ein x86-Prozessor ist schnellund läuft mit mehreren Betriebssyste-

men. Soll aber aus der Anwendung einkompakter Sensor werden, so geht die-ser Prozessortyp thermisch auf K.O.Fragt man dagegen Softwareentwickler,so träumen diese von homogenen Struk-turen, einem Compiler, der automatischalle Aufgaben intelligent verteilt und dabeirobuste Programme erzeugt. Jedochklappt es bei den heute überwiegendeingesetzten Mehr-Kern-Prozessoren imAlltag oft genug nicht, dass Compiler, OSund Prozessor automatisch perfekt har-monieren. Und dann noch ein heteroge-nes System?

Verrechnung hoher Datenraten

Die Aufgabe bei Highspeed-Anwendun-gen ist es in der Regel, die Kamerada-ten in Echtzeit zu verrechnen. 87fpssind in heutigen Maschinen eher Mittel-klasse, schnell müssen auch mal200fps verrechnet werden. 1GByte/s‘wegzurechnen’ ist jedoch eine Heraus-forderung, bei der die Gesamtkostennicht in die Höhe schnellen dürfen.

Bei einem Formel-1-Rennen muss jedes Detail stimmen, damit das eigene Auto als Sieger ins Ziel kommt. Die'Echtzeitbedingungen' sind dabei klar definiert. Und wie sieht es bei einem Bildverarbeitungssystem aus? Auseinem Megapixel mit 50fps werden in neuen Anwendungen 'plötzlich' 4MP. Mit 87fps übertragen steigt die Da-tenrate von 50MB/s auf 1.094MB/s, das heißt um einen Faktor von fast 22.

Bild 1 | Ob Architekturen mit homogenen oder heterogenen Prozessoren ideal für dieHighspeed-Bildverarbeitung sind, hängt von der jeweiligen Anwendung ab.

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Bild 2 | VisionBox mit CPU-GPU sowie Camera-Link-Schnittstelle fürdie Verarbeitung von 600Mbyte/s.

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1GB/s=1GP/s, das heißt für jedes Pixelsteht im Mittel die Zeit von 1ns zur Ver-fügung. Wird der Prozessor mit z.B.3GHz getaktet, so darf die Anwendungnur drei Prozessorzyklen rechnen. Ab-seits möglicher Flaschenhälse auf denDatenbussen oder Speichern sind dreiZyklen quasi nichts. Daher müssenIdeen her, damit die hohe Datenrate be-herrscht wird. Im Folgenden sollen kurzverschiedene Varianten bewertet wer-den:

FPGA-x86: Sozusagen der klassischeAnsatz; FPGAs rechnen parallel, pro-grammiert in VHDL und parametriertüber ein blockbasiertes Werkzeug.Mehr Code bedeutet größere und damitteurere FPGAs sowie langes Kompilie-ren. Er ist gut geeignet, wenn die Vor-verarbeitung und damit die Reduktionder Bilddaten nicht häufig geändertwerden muss. Dies ist aber bei denheutigen flexiblen Maschinen immer sel-tener der Fall.

x86-GPU: Die GPUs sind sehr schnell,aber nicht für jeden Algorithmus geeig-net. Manche Bibliotheken (z.B. Halcon)unterstützen GPUs. Ansonsten erfolgtdie Programmierung in Cuda oder OpenCL. Sehr leistungsstarke GPUs benöti-gen viel Strom und müssen daher aktivgekühlt werden. Aufgrund ihrer Herkunftsind sie i. Allg. nicht langzeitverfügbar.Anders sieht es bei in CPUs integriertenGPUs aus. Diese bringen nicht die Per-formance einer Grafikkarten-GPU,könnten aber einen Kompromiss dar-stellen. Für Bildverarbeitung ausgelegteEmbedded-Rechner gibt es inzwischenmit CPU-GPU-Verbund.

Dual-Mehr-Kern-DSPs: Neueste Pro-zessoren mit bis zu acht DSP-Kernen –inkl. starker Gleitkomma-Rechenleis-tung – können eine Lösung sein, zumalsie per Prozessor-Highspeed-Interfaceauch mehrfach auf dem Board vorhan-den sein können. Für das oben genannteBeispiel mit 1GP/s bedeutet dies: Verteilt

auf zweimal acht Kerne sind es pro Kern62,5MB/s an Datenrate. Programmiertwird in C++ mit einer Eclipse-basiertenEntwicklungsumgebung. Ergänzend gibtes die Prozessoren in Kombination mitZwei-Kern-x86-Prozessoren.

FPGA-ARM: Da der ARM innerhalbeines FPGAs nicht die komplexen Auf-gaben übernehmen kann, muss die Re-chenleistung im FPGA stattfinden mitden dafür geschilderten Vor- und Nach-teilen. Es können kompakte Systemeaufgebaut werden. Bei 1GPixel/Se-kunde wird es aber stark von derFPGA-Größe abhängig sein, ob der An-satz auch funktioniert.

Mehrfach x86: Per PCIe können x86-Prozessoren/-PCs verbunden werden,entwickelt wird dann auf mehreren Ma-schinen. Allerdings muss der Datenaus-tausch organisiert und programmiert wer-den. Insgesamt wird der Systemaufbaumächtig und stromhungrig. Vorteilhaft istaber, dass alles mit den typischen Micro-soft-Werkzeugen entwickelt wird.

Fazit

So schnell und ungeduldig kommt derFormel-1-Bolide leider nicht ins Ziel! EinRezept gibt es unglücklicherweise nicht.Jede Aufgabe muss analysiert werdenund mit den Anforderungen sowie derKompetenz und den Ressourcen beimKunden in Einklang stehen. Aus der Be-ratung und dem Start mit einem derStandardprodukte bildet sich dannschnell ein Expertenteam, das in derLage ist, in Echtzeit den Sieger ins Zielzu bringen. ■

www.imago-technologies.com

Autoren | Dipl.-Ing. Carsten Strampe,Geschäftsführer, Imago TechnologiesGmbH und Dipl.-Phys. Oliver Barz, KeyAcount Manager, Imago TechnologiesGmbH

| KomponentenProzessoren und Architekturen für die Highspeed-Bildverarbeitung

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Lüftungskonzept für Industrie-PCs im Lebensmittelbereich

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Lüftungskonzept für IPCs im Lebensmittelbereich

Keine Marmelade für Prozessoren

Selbst wenn die PC-Systeme für die Le-bensmittelindustrie in Schaltschränken ein-gebaut werden, die die Luft filtern, zeigt dieErfahrung, dass im Dauerbetrieb die abzu-füllenden Säfte oder Marmeladen tatsäch-lich ihren Weg bis ins Innere der PCs fin-den. Das führt in der Praxis zu unangeneh-men Überraschungen, wie deckendeSchichten von Marmelade auf dem Pro-zessor. Auch Säfte wurden in den RAM-Sockets beobachtet. Hierauf sind etlicheAusfälle und kostspielige Serviceeinsätzezurückzuführen. Die Marmelade-/Zucker-

Schichten umhüllen Kühlkörper und Lüfterund führen zu Überhitzungen des Prozes-sors. Die Säure in den Fruchtsäften sorgtfür lebhafte Korrosion an den Kontakten.Gerade in den engen Zeitfenstern, die diekurze Erntezeit mitbringt, sind die Folge-kosten von Ausfällen besonders hoch.

Bedarfsgerechte Lüftungssteuerung

Vor diesem Hintergrund wurde die beste-hende CamCube-Familie um ein Produkt

erweitert, das hohe Rechenleistung miteinem neuen Lüftungskonzept verbindetund den zuverlässigen Betrieb in der Le-bensmittelindustrie gewährleistet. ImCamCube Plus 4.0 ziehen drei leistungs-starke Ultra-Silent-Lüfter die Luft durch8mm starke Filter, die besonders feinePoren aufweisen. Mit der Wahl des ge-eigneten Filtermaterials können die Tröpf-chen aus der eingesogenen Luft sogarchemisch durch Adsorption gebundenwerden. Der Bedarf an Lüftungsleistungwird abhängig von den Betriebsbedin-

Bild 1 | Selbst wenn die PC-Systeme für die Lebensmittelindustrie zum Schutz in Schaltschrän-ken eingebaut werden, zeigt die Erfahrung, dass die abzufüllenden Säfte oder Marmeladen ihren

Weg bis ins Innere der PCs finden.

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Wie in vielen Branchen sorgen leistungsstarke Industrie-PCs (IPCs) für hohen Durchsatz und kurze Taktzeiten. Be-sonders anspruchsvoll gestaltet sich dies in der Lebensmittelindustrie: Hier sind Verpackungen zuverlässig aufmögliche Beschädigungen wie Abplatzungen und Deformierungen zu inspizieren. Die Praxis zeigt aber, dass zwardie Rechenleistung aktueller Systeme den Anforderungen gerecht wird, doch mit der hierfür notwendigen Kühlungdieser Systeme fangen sich die Anwender mitunter überraschende Probleme ein.

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Bild 2 | Im CamCube Plus 4.0 ziehen drei leistungsstarke Ultra-Silent-Lüfter die Luft durch 8mmstarke Filter, die besonders feine Poren aufweisen.

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gungen durch sechs Temperatursenso-ren ermittelt, die auf dem Mainboard ver-teilt sind. Somit werden die Lüfter nur soschnell betrieben, wie es die Umge-bungstemperatur und der Betriebszu-stand aktuell erfordern. Die bedarfsge-rechte Lüftersteuerung sorgt für einestets angenehme Lautstärke, spartStrom und sichert den drei Lüftern einlanges Leben. Sollte doch einmal Bedarffür einen Service an den Filtermatten ent-stehen, gestaltet sich dieser besonderseinfach: Die Filtermatten befinden sichauf der Rückseite der Systeme in Metall-rahmen. Von außen lassen sich dieseschnell und problemlos abnehmen, umden Fließ zu reinigen oder auszutau-schen.

Interessante Leistungsdaten

Nicht nur für die Lebensmittelindustrie in-teressant sind auch andere Features desCam Cube Plus. Die Gehäuse werdenaus Spiegelblech gefertigt und verleihenden Systemen ein hochwertiges Design.Das Spiegelblech ist optisch kaum vonEdelstahl zu unterscheiden, stellt jedocheine kostengünstigere Alternative miteiner höheren mechanischen Steifigkeitdar. Auch die Leistungsdaten sind Le-ckerbissen: Im Gehäuse arbeiten leis-tungsstarke Prozessoren Intel Core i3, i5und i7 der aktuellen Haswell-Generation.

Dabei kommen ausschließlich geprüfteEmbedded-Prozessoren und Main-boards zum Einsatz, auf denen dieLangzeitverfügbarkeit der Systeme ba-siert. Die Daten werden auf bis zu achtFestplatten gespeichert, die im optiona-len RAID-Verbund höhere Datensicher-heit gewährleisten. Zwei Festplatten be-finden sich im optionalen Wechselrah-men. Für das System sind zwei Strom-versorgungen erhältlich. Zum einen ein24VDC-Netzteil und zum anderen eineUSV, die bei Stromausfall die wichtigenBetriebsdaten im RAM absichert undderen geordnetes Speichern und dasHerunterfahren des Rechners veranlasst.Erweiterbar ist der CamCube Plus 4.0durch bis zu sieben Einsteckkarten mitPCI bzw. PCIe. Der Hersteller bietetSchnittstellenkarten zu allen marktübli-chen Interfaces an, wie GigE, USB3.0,Firewire, Power over Ethernet, Camera-Link und CoaXPress. Nützlich sind auchdie digitalen Ein- und Ausgänge, dieüber optoentkoppelte 24V-Signale dieProduktionsanlage mit dem Industrie-PCverbinden. Um die Verkabelung der Sys-teme zu vereinfachen, wurden alle I/Osauf die Vorderseite verlegt. ■ www.pyramid.de

Autor | Christian Jeske, Leiter Marketing,Pyramid Computer GmbH

| KomponentenLüftungskonzept für Industrie-PCs im Lebensmittelbereich

Alfred-Wegener-Institute for Polar and Maritim Research

Innovativeinvestigation of polar ice cores

LASM - Large Area Scan Macroscope

Line Scan Camera with Dark-field Illumination

Applications

Line Scan Camera with integrated bright field illuminationApplication

Turn-key System

WAFERINSPECTION

Analysis of grain bounda -ries and gas enclosures

Filiform Corrosion

Bavarian: Wurmfrass

Detection of diffuse reflecting scratches and particles down to the sub-micrometer range.

[email protected] www.SuKHamburg.com

Schäfter+Kirchhoff develop and manu fac ture lasersources, line scan camera systems and fiber opticproducts for world wide distribution and use.

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Optics Components for Space Applications

Special Developments and Customized Solutions

2014

Visit us at Vision 2014Hal l 1 .0 , Booth 1 .A.02November 4. – 6. 2014

S T U T T G A R T

Application

3D Profiling and Process Control

Laser Line, Micro Focus,Laser Pattern Generators

Wavelengths 405 – 2050 nm

Line Scan CamerasColor, monochrome, or sensors

from 512 to 12 000 pixels

Lasers and Line Scan Cameras for

Research and Machine Vision

SK 9170: Gray Scale Line Signal – 0

SK 9170: Gray Scale Line Signal – 1

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MicrosoftWindows xpProfessional

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color monochrome1.0

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Spectralrange

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USB 3.0

Interfaces:

NEW

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Vision-System, S7-Steuerung und HMI in einem Gerät

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Vision-System, S7-Steuerung und HMI in einem GerätKommunikationstalent

Die neue IPC-Plattform gibt es als Panel-,als Schaltschrank- und als Rack-PC, derfür größtmögliche Erweiterbarkeit mit biszu elf Steckplätzen ausgestattet ist. Vonden acht PCIe-Steckplätzen sind alleinfünf als PCIe x16 ausgeführt. Dies er-laubt die freie Wahl der Framegrabberund GigE-Netzwerkkarten, falls die zweivorhandenen Ethernet-Controller nichtausreichen. Für die High-end-IPC bietetSiemens eine Produktlaufzeit von sechsJahren sowie eine Ersatzeilverfügbarkeitvon weiteren fünf Jahren. Bei den ver-wendeten Komponenten wurde beson-ders auf Langzeitverfügbarkeit und In-dustrietauglichkeit geachtet. Die Basisbilden dabei aktuelle Intel-Prozessorender vierten Core-i-Generation, die Fest-platten sind Sata III Server SSDs vonIntel mit Power-Loss- und Bad-Block-Management – für maximale Leistung

und zuverlässige Auslesbarkeit, selbstnach abrupten Stromausfällen. Darüberhinaus kann man alle drei Gerätevarian-ten mit einem Onboard-Raid-Systemausstatten. Die Rack-PCs lassen sichdabei mit Hot-Swap-Festplatten undeiner zusätzlichen Hot-Spare-Festplatteausrüsten. Bei einem Ausfall einer RAID-Festplatte wird der Rebuild-Prozess derErsatzfestplatte automatisch angesto-ßen. Setzt man zusätzlich den Software-Controller Simatic WinAC RTX ein, kannder IPC auch die Vorverarbeitung derDaten übernehmen und diese in eine an-lagenkompatible S7-Kommunikationübersetzen. Der Software-Controller wirdabsolut identisch programmiert wie dieS7-300 Steuerungen. Die integrierteEchtzeitumgebung stellt die determinis-tische Ablaufumgebung der Steuerungsicher, egal woran die ‘Windows-Welt’

gerade arbeitet. System-Interrupts wer-den zuverlässig ignoriert, sodass esweder zu Bildausfällen noch zu Trigger-verzögerungen kommt. Auf der anderenSeite bleibt der Programmzyklus desSteuerungsprojektes absolut determi-niert. Mit der fehlersicheren Variante Si-matic WinAC RTX F kann sogar eineFailsafe-Steuerung (SIL 3) implementiertwerden, ohne zusätzliche Hardware.Zudem stehen eine Vielzahl bestehenderOpen-Development-Kit-Treiber zur Ver-fügung, die den Austausch von Datenund Signalen zwischen Vision-Software,Steuerung und HMI ermöglichen. ■

www.siemens.de

Autor | Stefan Zweigler, Industrial Auto-mation Systems, Siemens AG

Bild 1 | Für software-basierte Anwendungen, die auf einem IPC ablaufen, hat Siemens eine PC-Seriemit einem neu entwickelten Mainboard auf den Markt gebracht.

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Für Software-basierte Anwendungen, die auf einem Industrie-PC ablaufen, hat Siemens eine PC-Serie mit einemneu entwickelten Mainboard auf den Markt gebracht. Durch das Plattformkonzept der Simatic High-end-IPCs blei-ben die Kernkomponenten gleich. So kann je nach Anforderungen das Gerät mit dem am besten passendenFormfaktor eingesetzt werden, ohne die Software anpassen zu müssen.

Komponenten |

Halle 1Stand B07.0

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“Vision4Automation wird unterstützt von:

IPC4VisioN StaNd

+ VISION INtegratioN Area

+ VisioN4AutomatioN Tour

+ INdustrial VisioN Days

+ VisioN Academy

+ MachiNe VisioN StaNdards

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VISION 2014

Industrielle Bildverarbeitung ist ein wichtiger Baustein für die Automatisierung. Allerdings hat sichgezeigt, dass Automatisierungsanwender meist andere Produkte und eine andere Ansprachebenötigen, als die klassischen Bildverarbeitungsexperten. Daher wurde die Kampagne ´Vision4Automation´ ins Leben gerufen, um Automatisierern auf der VISION 2014 – der Weltleit-messe für die Bildverarbeitung – zu zeigen, wo sie vor Ort entsprechende Produkte und Ausstellerfür ihre Probleme finden. Zusätzlich findet eine Vielzahl an Aktionen und Vorträgen währendder Messe statt, die sich direkt an die Besucher aus dem Automatisierungsbereich richten.


VISION4AUTOMATIONBildverarbeitung für Automatisierer, nicht Experten

WIR RECHNEN MIT IHNEN!

Kostenfreie Eintrittskarten für die VISIONwww.messe-stuttgart.de/tickets

*Aktionscode: inVision-VISION-2014*Schreibweise beachten

Vision4automation_1-1_11_Layout 1 21.07.2014 10:54 Seite 1


Neuheiten Embedded VisionKomponenten |

32GB-IPC-Plattform

Drei 2.5 Laufwerksschächte, die vonder Front zugänglich sind, bietenPlatz für HDD oder SSD.

Ob USB 3.0, GigE oder Camera Link (über PCIe Card), die High End WorkstationTank-6000 verfügt über all diese Schnittstellen für den Anschluss von Kameras. Wahl-weise treibt ein Intel Xeon E3 mit 3,2GHz oder ein Core i3 mit 3,5GHz das System an.Bis max. 32GB können die vorinstallierten 4GB DDR U-DIMM aufgerüstet werden.Neben zwei GbE RJ-45 und zwei GbR RJ-45/SFP Combo sowie vier USB 3.0-Portsfür die Kameras gibt es einen HDMI, einen VGA, zwei RS-232 und zwei USB 2.0-An-schlüsse. Erweiterungsmöglichkeiten bieten die zwei PCIe-x8-Steckplätze.

ICP Deutschland GmbH • www.icp-deutschland.de

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Lüfterloser Vision-Box-PC

Optional wird der Rechner komplettkonfiguriert mit Camera Link Frame-grabbern, mit zusätzlicher Messtechnikoder Feldbusanschlüssen ausgeliefert.

Die Box-PCs der MXC-6300-Serie sind mit 4xUSB 3.0, 3xUSB 2.0 und 2xGigEPorts ausgestattet; weitere Schnittstellen können über drei PCIe Erweiterungssteck-plätze (2xPCIex8, 1xPCIe x16) ergänzt werden. Mit Core i3/i5/i7 CPU der IvyBridge-Generation, QM77-Chipsatz und bis zu 16GB Arbeitsspeicher bietet der lüfterloseRechner reichlich Leistung für die schnelle Datenverarbeitung. Je nach Modell lässtsich ein Betriebstemperaturbereich von -20 bis +60°C abdecken. Je 16 digitale undisoliert ausgeführte I/O-Kanäle (1,5kV) stehen zur Synchronisierung mit anderen BV-Komponenten zur Verfügung.

Bressner Technology GmbH • www.bressner.de

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IPC4VISION

Box-PX ersetzt 19"-Systeme

Der Temperaturbereich reicht von -10 bis +60°C, für höhere Tempera-turen ist ein gesteuerter externerLüfter erhältlich.

Mit seinen Erweiterungen und Ausbaumöglichkeiten ersetzt der Box-PC DS-1002P viel-fach 19” und Desktop-Systeme. Das Gerät kommt ohne Lüfter oder jegliche Kabelverbin-dungen aus und ist mit dem Intel 4.Gen Core i3/i5/i7 LGA1150 Sockel-Prozessor, IntelQ87-Chipsatz und PoE-Ports ausgestattet. Der Chipsatz Q87 verwaltet bis 32GB DDR3LSO-DIMM, erlaubt drei unabhängige Anzeigen via DisplayPort und DVI (VGA über Adap-ter). Als Schnittstellen sind 4xUSB2.0, 4xUSB3.0, 6xisolierte RS-232/422/485 mit PoS,PS/2 für KB/MS und Audio vorhanden. Eine Besonderheit sind die 6xGigE-Schnittstellenmit Wake-on-LAN und PXE.

Comp-Mall GmbH • www.comp-mall.de

Bild: Comp-Mall GmbH

Neuheiten Embedded Vision inVision 5 2014_inVISION 09.10.2014 09:12 Seite 92

Intel® 3rd-Gen. i7 Quad Core4x USB 3.02x GigE4x PCI oder 2x PCIe + 2x PCI8 DI/8 DO-25°C bis +60°, lüfterlos

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IPC für Machine Vision?CamCollect, USB 3.0, GigE-PoE

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Intel® 3rd-Gen. i7 Quad Core4x USB 3.0 und 4x USB 2.04x GigE / PoE und 1x GigEDTIO: 8 DI/8 DO deterministic Trigger-25°C bis +60°, lüfterlos

ab € 1.570,-*CamCollect 31 mit PCIe Slot

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Besuchen Sie uns auf der VISION 2014Stuttgart, 4.–6. November, Stand 1B07

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Sechs Steckplätze für Mini-PCIe-Karten

Der Mini-IPC Nise 300 verfügt über eineIntel Core i5 CPU der 4.Generation.

Der Mini-PC Nise 300 bietet erstmals sechs Steckplätze für Mini-PCI-Express-Karten, über die ihn der Anwender je nach Bedarferweitern kann. Mit Maßen von 310x230x80mm benötigt erdeutlich weniger Platz als ein 19"-Rechner. Es lassen sich perLAN oder über bis zu zwölf USB 3.0-Anschlüsse mehrere Ka-meras oder Kameramodule anbinden. Zur Grundausstattungdes Rechners gehören Media-Interfaces wie DVI-I und HDMI,aber auch vier USB-Schnittstellen und ein CFast-Sockel.

Spectra GmbH & Co. KG • www.spectra.de

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Banana PI goes Bildverarbeitung

Um kompakte Systeme aufzubauen,können Kameramodule über einFlachbandkabel mit dem CSI-Busverbunden werden.

Die Software EyeVision 3 unterstützt jetzt auch Banana PI. Dieses ist 4x soschnell wie das bereits verfügbare Raspberry PI. Das ARM-System in Größe einerKreditkarte steht somit als Hardwareplattform zur Verfügung. Das Bord verfügtüber ein GigE Interface sowie einen USB 2.0-Anschluss und besitzt neben derSD-Karten-Schnittstelle auch noch ein Sata-Interface, über das ein schnellerMassenspeicher angebunden werden kann. Zudem bietet der DualCore ARM-Prozessor 1GHz Takt und eine integrierte Mail-Grafikeinheit mit Vektor-Support.

EVT Eye Vision Technology GmbH • www.evt-web.com

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Neuheiten Embedded VisionKomponenten |

8-Kern-Prozessor-Box mit 4GB Arbeitsspeicher

Die Box gibt es mit bis zu vier Ca-mera-Link-Schnittstellen, GigE undwechselbarer SD-Karte zum Spei-chern der Anwendungsprogramme.

Die VisionBox Octa arbeitet mit dem schnellsten 8-Kern-Prozessor von Texas Instru-ments, dessen Architektur sowohl Integer- als auch Gleitkomma-Algorithmen sehrschnell ausführt. Jeder einzelne Kern hat zunächst einmal lokalen Speicher, zusätzlichtauschen alle Kerne Daten über einen gemeinsamen Speicher aus und haben Zugriffauf den 4GB großen Arbeitsspeicher. Im Vergleich zu einem PC wird dieser aber nichtfür das echtzeitfähige Multitasking-Multicore-Betriebssystem benötigt und steht nahezuausschließlich für die Anwendung zur Verfügung. Die bis zu zehn Rechenkerne kom-men aufgrund eines speziellen Kühlkonzepts in dem kompakten Gehäuse ohne Kühl-körper aus.

Imago Technologies GmbH • www.imago-technologies.com

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Digitale E/A-Karte mit 32-Kanal-Datenerfassung

Das Timing der Datenerfassung und-verarbeitung kann durch konfigurier-bare Phasenverschiebung optimiertwerden.

Die digitale E/A-Karte PCIe-7360 ist ein Hochgeschwindigkeits-Board mit 32 bidirek-tionalen parallelen E/A-Kanälen im PCIe-Format und kann in vier Gruppen zu je achtKanälen aufgeteilt und individuell als Eingang oder Ausgang konfiguriert werden. Aufeiner Bandbreite von 32Bit unterstützt die Karte bis zu 400MB/s Datentransfer bei biszu 100MHz interner Taktrate. Alternativ sind 8 oder 16Bit Bandbreite bei einer externenTaktung von bis zu 200MHz möglich. Verschiedene Puffertechniken verhindern Daten-verluste bei der Verarbeitung großer Datenmengen mit hoher Geschwindigkeit.

Acceed GmbH • www.acceed.de

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IPC mit Deterministic Trigger I/O Technology

Highlight ist die Deterministic Trigger I/OTechnology mit eigener MCU für eineAuflösung von 25μs.

Der CamCollect 31 verfügt über eine angedockte Kassette mit einem PCI- bzw. PCIe-Steckplatz. Je nach Bedarf werden Framegrabber mit GigE-, USB 3.0-, CameraLink-,CoaXPress und analoge-Schnittstellen verwendet. 4xGigE mit PoE mit je 15,4W Leis-tung und einer Bandbreite von 1.000Mb/s sowie 4xUSB 3.0 mit 5Gb/s sind vorhanden.Der Intel Core i7 der 3. Generation unterstützt zwei unabhängige Displays je Full HD(1.920x1.080 Pixel) und hat mit seinen vier Kernen eine Taktrate von je 3,3GHz in Ver-bindung mit bis zu 16GB RAM.

Aprotech GmbH • www.aprotech.de

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IPC4VISION


Automatisierung braucht Bildverarbeitung!

Offizieller Medienpartner

inVISION Newsletter: Alle 14 Tage dasNeueste aus der Bildverarbeitung. Kostenfreie Anmeldung unter www.sps-magazin.de/invisionnewsletter

inVISION erklärt Ihnen sechs Mal pro Jahr in gedruckterForm und alle 14 Tage per Email-Newsletter warum.

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Die aktuelle Ausgabe der inVISION finden Sie unterwww.invision-news.de/downloads/invision.pdf

„Was Bildverarbeitung in ihrer ganzen Breite für die Automatisierung zu bieten hat,

wird auf der diesjährigen VISION dargestellt werden.“Florian Niethammer, Projektleiter Vision,

Landesmesse Stuttgart Dr.-Ing. Peter Ebert,Chefredakteur inVISION

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Rotierendes Kamerasystem zur Deformationsmessung von Rotorblättern

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Rotierendes Kamerasystem zur Deformationsmessungvon Rotorblättern

Ready for Take-off

Die hierbei verwendete optische Mess-technik IPCT (Image Pattern CorrelationTechnique) [1] bietet erstmals die Mög-lichkeit, die Form und Lage sowie die De-formation von Propeller- oder Rotorblät-tern im Flugversuch berührungslos expe-rimentell mit hoher Genauigkeit zu mes-sen. IPCT ist eine optische Messme-thode, die auf digitaler Bildkorrelation ba-siert. Das zu untersuchende Objekt wirdmit zwei Kameras aus leicht verschiede-

nen Blickwinkeln, das heißt einer stereo-skopischen Anordnung, aufgenommen(Bild 2). Ein Korrelationsalgorithmus iden-tifiziert in beiden Kameras kleine Bildbe-reiche in Pixelkoordinaten, welche exaktden gleichen Ausschnitt des Objektesbeinhalten. Ein auf das Objekt aufge-brachtes stochastisches Punktemusterunterstützt hierbei diese Bildkorrelation.Mit Kenntnis der Position und Lage bei-der Kameras im Raum lassen sich an-

schließend die korrespondierenden Pixel-bereiche virtuell in den Raum zurück pro-jizieren (bzw. triangulieren) und es ergibtsich die 3D-Position des entsprechendenPunktes auf dem Untersuchungsobjekt.Wird der Algorithmus nun auf das ge-samte Bild angewandt, ergibt sich diegemessene 3D-Oberfläche und derenLage im Raum. Ein Vergleich der ermittel-ten 3D-Oberflächen für verschiedeneLastfälle (z.B. Leerlauf und voller Schub)

Bild 1 | Am Flugzeug montiertes IPCT-Messsystem mit angeschlossenem Monitor zur Konfiguration

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Um die Deformation von Rotor- oder Propellerblättern zu ermitteln, hat ein Team des DLR ein optisches berüh-rungsloses Mess- und Diagnostiksystem entwickelt, mit dem das Blatt eines Flugzeugpropellers unter realen Flug-bedingungen beobachtet werden kann. Das mit einer speziellen stereoskopischen Kamera und einem Single-Board-Computer ausgestattete System wird dirket auf der Propellerachse montiert.

Lösungen |

90101_ADL Embedded Solutions GmbH_RLÖS_INV_inVISION 09.10.2014 09:19 Seite 96


Bild 2 | Schematischer Ablauf einer IPCT-Auswertung von Stereobildern

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ergibt letztlich die Deformation des unter-suchten Objektes. Die typische Genauig-keit der Messungen liegt aktuell bei ca. 0,2 Pixeln. Abhängig von den ver-wendeten optischen Komponenten, derKameraauflösung und den Sichtbedin-gungen ergeben sich Genauigkeiten imSubmillimeterbereich. Die angegebenelokale Messgenauigkeit liegt zwar unterder mit herkömmlichen Methoden (z.B.Dehnmessstreifen) erreichbaren, der Vor-teil der IPCT liegt jedoch darin, dass mitihr die Deformation berührungslos undkontinuierlich über eine große Fläche ge-messen werden kann. Weiterhin ergibtsich die Form und Lage der vermesse-nen Fläche im Raum als direktes Messer-gebnis und muss nicht, wie bei Dehn-messstreifen, aus den Messwerten auf-wendig abgeleitet werden. Ist die 3D-Geometrie des zu untersuchenden Ob-jektes bekannt, z.B. aus CAD-Daten,kann die Genauigkeitsabschätzung überdie gesamte Messfläche erfolgen.

Starke Vibrationen bis 20g

Um die berührungslose Propellerdefor-mation im Freiflug durchführen zu kön-nen, wurde ein aufwendiges IPCT-Bildak-quisitionssystem (Bild 3) entworfen. DasStereokamerasystem arbeitet autark und

wird anstelle des sogenannten Spinnersauf der Propellerachse starr montiert,wodurch es zusammen mit dem Propel-ler rotiert. Die Stereokamera des Systemsist auf ein Blatt des Propellers ausgerich-tet, das mit einem stochastischen Musterversehen ist. Im Gegensatz zu einem imFlugzeugrumpf statisch platzierten IPCT-Messsystem erlaubt die vorgestellte Lö-sung die Beobachtung des Blattes überden gesamten Umlauf. Das Systemmusste komplett neu entworfen werden,da für eine Integration von Kameras aufder rotierenden Achse eines Flugzeug-propellers keine geeigneten Standard-komponenten verfügbar waren. Das pa-tentierte System besteht überwiegendaus speziell für diesen Zweck entwickel-ten Komponenten, wie doppelter (Ste-reo-) CMOS-Kamera, digitaler Phasen-schieber, Bilderfassungskarte, Reflexlicht-schranke, um den Nullwinkel des Propel-lers zu bestimmen, und einem Single-Board-Computer (siehe Kasten). DasPCI/104-Express-Board basiert auf demIntel-Core-i7 Prozessor der zweiten Ge-neration und ist mit WLAN, GPS undzwei GBit/s LAN-Ports ausgestattet. Umeinen vom Flugzeug autarken Betrieb zuermöglichen, werden alle Bauteile voninsgesamt vier aufladbaren LiFePO-Akkus mit insgesamt 14,8V und

3.500mAh gespeist. Der Betrieb desSystems erfolgt durch eine eigens dafürentwickelte Steuersoftware und ist soausgelegt, dass die Bilder während desFluges vollkommen selbsttätig akquiriertwerden. Allerdings kann die Funktion voneinem mitfliegenden Flugversuchsinge-nieur permanent überwacht werden. Dasauf dem realen, rotierenden Propellermontierte System unterliegt starken Vi-brationen (bis 20g im Bereich von 20 bis150Hz). Darüber hinaus wird es bei einerDrehzahl von 2.700U/min erheblichenzentrifugalen Kräften ausgesetzt. Um dieBeschädigung der Elektronik zu vermei-den, wurden die Platinen in einem steifenMetallrahmen verankert.

Wirkungsweise des Systems

Durch die Laserlichtschranke, die aufeinen Reflektor am Motorgehäuse desFlugzeuges zielt, wird pro Umlauf ein Trig-ger-Impuls erzeugt. Je nach Einstellungdes Phasenschiebers wird dann entwe-der direkt zum Zeitpunkt des Trigger-Pul-ses oder mit einer voreingestellten Pha-senverschiebung simultan ein Stereobild-paar aufgenommen. Die Phasenverschie-bung kann entweder auf einen festenWert eingestellt werden, sodass die Bild-aufzeichnung unabhängig von der Pro-pellerdrehzahl immer zur gleichen Pha-senlage des Propellerblattes erfolgt, oderdie Phasenverschiebung ändert sich mitjedem Umlauf um ein voreingestelltes In-krement, sodass über mehrere Umläufeein gewisser Phasenwinkelbereich (auchbis zum vollen Umlauf) aufgezeichnetwird. Das Prinzip dieses Phasenschie-bers wird von einem Patent in mehrerenLändern geschützt. Die aufgezeichnetenKamerabilder werden mittels zweierGigE-Schnittstellen an den Single-Board-Computer übermittelt und dort in Echtzeitzusammen mit den aktuellen GPS-Daten(Zeit, Position) auf eine SSD-Festplatteabgespeichert. Mittels der WLAN-Verbin-dung lassen sich die aufgezeichneten Bil-der während des Fluges in der Kabinebegutachten und gegebenenfalls dieBilderfassungsparameter ändern. Die ge-

| LösungenRotierendes Kamerasystem zur Deformationsmessung von Rotorblättern



zur Blattspitze hin progressiv ausgelegtwerden. Weiterhin werden Punkte undMarker entsprechend gedehnt. Dadurcherscheinen die Punkte aus der flachenPerspektive der beiden Kameras alsrund und gleich groß, was zur optima-len Nutzung der Kameraauflösung undMaximierung der Genauigkeit auf derganzen Blattoberfläche führt. Ein weite-rer Schritt der Vorbereitung ist die Mon-tage der Kamera an dem Propeller unddas Auswuchten des gesamten Mess-aufbaues. Im Anschluss wurden die Ka-meraoptiken eingestellt und erste Test-

bilder aufgenommen. Diese stimmenmit den in der DMU simulierten Bildernüberein und demonstrieren damit dieeinwandfreie Funktionsweise der DMU.

Flugversuch und Kalibrierung

Der fertig vorbereitete Propeller wurdezusammen mit der rotierenden Kameraam Flugzeug befestigt und das Systemfür den Flugversuch konfiguriert. Hierzubietet die neu entwickelte rotierende Ka-mera zusätzlich zur Remote-Desktop-Bedienung via WLAN alternative An-schlussmöglichkeiten für Monitor, Tasta-tur und Maus. Nach der Montage derKamera am Flugzeug und einem erstenFunktionstest erfolgte die für die Mess-technik IPCT erforderliche Kamerakali-brierung. Diese dient dazu, den Bezugzwischen Weltkoordinaten (=wirklichen3D-Koordinaten des Rotorblattes) undKamerasensorkoordinaten (=Zeile undReihe in den jeweiligen Kamerabildern)herzustellen. Im Rahmen der Kalibrie-rung werden durch Aufzeichnen einersogenannten Kalibrierplatte mit bekann-tem Schachbrettmuster unter verschie-denen Winkeln die Lage und Positionder beiden Kameras, der Abbildungs-maßstab, sowie die Linsenverzeichnungermittelt. Nachdem das System fertig

Bild 3 | Aufbau des rotierenden Stereokamerasystems

samten erfassten Bilddaten können nachdem Test entweder via WLAN, USB-Ver-bindung oder über Austausch der SSD-Festplatte entnommen und der IPCT-Auswertung zugeführt werden.

Systemtests und Messvorbereitung

Das komplette System wurde zunächstim DLR-Labor einem Vibrations- undRotationstest unterzogen. Der erstemechanische Bodentest wurde auf demFlughafen in Rzeszów (Polen) währenddes AIM²-Worshops (Advanced In-flightMeasurement Techniques 2), einemvon der EU im 7. Rahmenprogrammgeförderten Projekt, durchgeführt.Neben einem ersten Montagetest fan-den dabei die Erprobung verschiedenerPunktmuster und ein erster Bodentest-lauf mit rotierendem Propeller statt. Zu-sätzlich zu den Erprobungen der Ka-mera-Hardware erfolgte das Generierendes für die IPCT-Messung erforderlichenMusters. Für die finale Musterauslegungwurde ein auf CATIA V5 basierendes Di-gitales-Mock-up (DMU) benutzt, in wel-chem die späteren Kamerabilder mithilfevon 3D-CAD-Modellen der Apparatursimuliert werden können. Um eine fürdie IPCT-Auswertung optimale gleich-mäßige Punkt- und Markergröße zu er-halten, muss das Muster entsprechend

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Rotierendes Kamerasystem zur Deformatinsmessung von RotorblätternLösungen |

PCI/104-Express-Single-Board-Computer

Mit dem ADLQM67PC bietet ADL Embedded Systems einen Single-Board-Com-puter (SBC) im PCI/104-Express-Format. Der SBC basiert auf einem Intel-Core-i7 Prozessor der zweiten Generation mit einer Taktrate von 2,2GHz. Er verfügtüber zwei SATA 6Gb/s-Kanäle mit RAID-Level-0/1 zur Datenspeicherung aufSSD/HD-Speichermedien. Darüber hinaus sind acht USB 2.0-, zwei RS232-COM- und zwei 10/100/1000-MBit/s LAN-Ports sowie ein 7.1-Kanal-HD-Audio-Interface vorhanden. Als Arbeitsspeicher stehen bis zu 4GByte DDR3-1333-DRAM zur Verfügung. Für die Grafikverarbeitung nutzt er den im Intel-Core-Pro-zessor integrierten Grafikkern mit bis zu 512MByte DVMT-Videospeicher. Zur Vi-deoausgabe dienen ein VGA-Analog-Monitor mit Auflösungen bis zu 2.048x1.536Bildpunkten und/oder 18/24-Bit-LVDS-Displays mit 1.920x1.200 Pixeln.

www.adl-europe.com



Bild 4 | Screenshot der verwendeten Auswer-tesoftware: links: das maskierte Bild von Ka-mera 1; rechts: das durch Korrelation mit Bild1 entzerrte Bild von Kamera 2

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konfiguriert und kalibriert war, konntendie Akkus eingebaut und der eigentlicheFlugversuch gestartet werden. Es wur-den bei der Flugversuchskampagne ins-gesamt vier Flüge durchgeführt. Im Rah-men jedes der ca. 30 minütigen Flügewurden verschiedene Manöver mit un-terschiedlichen Propellereinstellungengeflogen. Insgesamt wurden ca.400GByte an Bilddaten aufgezeichnet.Die Bildaufzeichnung erfolgte sowohl mitfest eingestelltem als auch mit kontinu-ierlich verändertem Phasenwinkel.

Auswertung

Die aufgezeichneten Bilder wurden nachdem Flugversuch mit einer in Matlab er-stellten IPCT-Software ausgewertet. Die

linke Seite in Bild 4 stellt das maskierteBild von Kamera 1 dar, die rechte dasdurch Korrelation mit der linken Seiteentzerrte Bild von Kamera 2. Die dabeierhaltenen korrespondierenden Bildko-ordinaten in Kamera 1 und Kamera 2werden anschließend unter Kenntnis dermit der Kalibrierung ermittelten Kamera-parameter trianguliert und somit die 3D-Oberfläche des aufgezeichneten Propel-lerblattes rekonstruiert. Mit den gewon-nenen Erkenntnissen lassen sich nunauch einfach rotierende optische Präzi-sionsmessgeräte wie z.B. Hubschrau-berrotoren oder Rotoren von Windener-gieanlagen realisieren. ■

www.adl-europe.comhttp://aim2.dlr.de

www.dlr.de

[1] Boden, Fritz; Kirmse, Tania; Jentink, Henk (2013) Image Pattern Correlation Technique (IPCT). In: AIM² Advanced Flight Testing Workshop – Handbook of Advanced In-Flight Measurement Techniques BoD – Books on De- mand, Norderstedt. Seiten 63-85. ISBN 978-3-7322-3740-1.

Autoren | Fritz Boden und Boleslaw Sta-sicki, Deutsches Zentrum für Luft- undRaumfahrt (DLR), Institut für Aerodyna-mik und Strömungstechnik

| LösungenRotierendes Kamerasystem zur Deformationsmessung von Rotorblättern

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Individuelles 3D-Scannen für die Fahrzeugfertigung

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Individuelles 3D-Scannen für die Fahrzeugfertigung

Intelligente Merkmal-Vermessung

Die Auswertung der erzeugten Punkte-wolke eines kompletten Bauteils liefert einenie gekannte Informationsflut. Speziell inder Fahrzeugfertigung, etwa im Karosse-riebau mit seinen diversen Bauteilen undBaustufen, spielt jedoch auch der FaktorZeit eine wichtige Rolle: Das In-Line-Qua-litätsmanagement erfordert die Überprü-fung der kritischen Merkmale an jedemproduzierten Fahrzeug, und das innerhalbextrem kurzer Zykluszeiten. Hier ist eswichtig, die Informationen für die gewähl-ten Merkmale nicht nur möglichst präzise

aus der Punktewolke zu extrahieren, son-dern auch möglichst effektiv zu messen,um Zeit zu sparen und dennoch eine ver-lässliche Qualitätsaussage zu erzielen.

Intelligent Illumination

Für den 3D-Scan-Sensor Helix wurdedaher das neuartige Verfahren der Intel-ligent Illumination entwickelt. Hier wirdder Laserpunkt bzw. die Linie nicht sta-tisch auf das Bauteil projiziert, sondern ineinem festlegbaren Muster über das

Bauteil geführt. Eine hohe Taktrate beider Regelung der Führungseinheit unddie Synchronisation mit der Elektronik derLichtquelle erlauben eine präzise Führungdes Laserstrahls zur Generierung deszuvor am Systemrechner definiertenMusters. So kann der Anwender fürjedes Messmerkmal im großen Messvo-lumen des Sensors eine individuelle An-zahl der projizierten Laserlinien (2 bis200), die Dichte (bis zu 10/mm) sowie dieAusrichtung (horizontal, +/-45°) program-mieren. Dank der individuell konfigurier-

Mit der steigenden Komplexität heutiger Fertigungsprozesse sind auch die Anforderungen an die Informations-dichte, Genauigkeit, Geschwindigkeit und vor allem Flexibilität der eingesetzten Messtechnik stetig gewachsen.Gerade bei schwierigen und neuartigen Merkmalen stoßen einfache Bildverarbeitungs- oder herkömmliche Trian-gulationsverfahren mit statischen Projektionen an ihre Grenzen.

Lösungen |

Bild 1 | Die Linienmuster des3D-Scan-Sensors Helix sind

dank Intelligent Illumination fürjedes Messmerkmal individuell

konfigurierbar.

Bild: Perceptron GmbH

90426_Perceptron GmbH_RLÖS_INV_inVISION 09.10.2014 09:22 Seite 100

baren Linienmuster für die gleichzeitig imSensorsichtfeld erscheinenden Messmerk-male muss der Sensor (im Rahmen derphysikalisch-optischen Gegebenheiten)nicht mehr für jedes einzelne dieser Merk-male umorientiert und neu positioniert wer-den. Die aus einem Sensorbild extrahiertenMessmerkmale können entweder in einemgrößeren gemeinsamen Scanbereich liegenoder auf mehrere kleinere Bereiche imMessvolumen verteilt sein. Im Vergleich zuden meisten Weißlicht-Projektionssystemenmuss somit nicht das komplette Messfeldgescannt werden, um die Merkmale auszu-werten, sondern effektiv nur die für den An-wender interessanten Bereiche.

Merkmalsspezifische Laserlinienmuster

Bei komplexen Bauteilen gibt es erheblicheUnterschiede zwischen den Messmerkma-len: So ist ein Gewindebolzen (Bild 2) deut-lich schwieriger zu messen als ein einfachesStanzloch. Das neue Verfahren ermöglichteine optimale Balance zwischen sicherer Er-fassung der Merkmalsgeometrie und mini-maler Messzeit: Während z.B. bei einemBolzen mindestens 30 Laserlinien auf dieBolzenlänge verteilt sein sollten, um diesenzuverlässig abzubilden (Linienabstand

0,8mm bei einem Bolzen von 25mmLänge), genügen bei einem Langloch 16 Li-nien über dessen Länge, sodass der Linien-abstand ohne Qualitätseinbuße fast doppeltso groß gewählt werden kann. Im Falle gro-ßer, aber gleichmäßig geformter Merkmalesind ohne weiteres noch größere Abständemöglich. Bei Bedarf kann das Scanbild miteinem Graustufenbild kombiniert werden,um auch anspruchsvolle Gewindelöcher zu-verlässig erfassen zu können. Wird der aus-zuwertende Bildbereich um das Merkmalherum – unter Berücksichtigung der zu er-wartenden Bauteil-Varianz – möglichst kleineingestellt, lässt sich die Scan-Rate soft-waretechnisch steigern: Der Anwenderkann nun im konkreten Einzelfall entschei-den, ob er die deutlich höhere Scange-schwindigkeit zur Einhaltung enger Taktzeit-vorgaben nutzt oder bei einem schwierigenMerkmal lieber mit einer größeren Linien-dichte arbeitet. ■

www.perceptron.de

Autor | Dipl.-Phys. Reinhard Groß, Marke-ting Manager, Perceptron GmbH

| LösungenIndividuelles 3D-Scannen für die Fahrzeugfertigung

Bild 2 | Scannen komplexer Messmerkmale wie Gewindebolzen

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Shape-from-Shading mit Highspeed-Kameras

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Shape-from-Shading mitHighspeed-Kameras

Die entscheidendeZutat

Wie funktioniert Lumitrax?A. Wörz: Lumitrax ist ein System, daseine entscheidende Zutat zu dem bereitsbestehenden ‘Shape-from-Shading’-An-satz hinzufügt – und zwar ‘Einfachheit’.Damit wollen wir diese Technologieeinem breiteren Publikum zugänglich ma-chen, da wir überzeugt sind, dass sieviele Anwendungen prozesssicherer undstabiler macht und darüber hinaus neueApplikationslösungen ermöglicht. Dasentscheidende ist die Feinabstimmung

von drei Komponenten: a) derHighspeed-Kamera, b) die Beleuchtungund c) der Auswertealgorithmus dahinter.Highspeed ist bei dem neuen Ansatz ex-trem wichtig: Dadurch dass Sie aus vier(oder mehr) Richtungen beleuchten,haben Sie ein Problem mit Bewegungs-unschärfe, sobald Sie ein bewegtes Teilaufnehmen. Mit Highspeed-Kameras undeinem Tracking-Algorithmus – der selbsteine Bewegung ausgleicht – können wirdieses Problem lösen.

Kann man auch simultanaus mehreren Richtungen beleuch-ten, z.B. durch Farbtrennung?A. Wörz: Wir haben uns für einen An-satz entschieden, bei dem wir auch mitFarbkameras die Vorteile von Shape-from-Shading nutzen können. Insbe-sondere im Packaging-Bereich könnenwir uns die Fähigkeit des Systems zu-nutze machen, Spiegelungen auszu-blenden ohne auf Farbinformation zuverzichten.

Bild 1 | LumiTrax kombiniert einen Shape-from-Shading-Ansatz mit einer Highspeed-Kamera, einerspeziellen Beleuchtung sowie einem speziellenAuswertealgorithmus.

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Auf der Vision 2014 wird Keyence erstmals in Europa sein neues LumiTrax-System vorstellen. Das Produkt ver-wendet dabei einen Shape-from-Shading-Ansatz, mit dem sich neue Möglichkeiten für die Bildverarbeitung er-geben. Welche dies sind, erklärt Andreas Wörz, Leiter Vertrieb Bildverarbeitung & Messtechnik, bei KeyenceDeutschland.

Lösungen |

Halle 1Stand C32

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Bild 2 | Der Anwender muss sich bei Lumitrax nicht länger Gedanken über die Beleuchtung oder Textur der jeweiligen Applikation machen, sondern kann sofort die Fehlermerkmale detektieren.

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Für welche Applikationenist das System interessant?A. Wörz: Mit den richtigen Komponentenist Shape-from-Shading ein sehr univer-seller Ansatz. Daher haben wir uns dazu

entschieden, dem System den NamenLumitrax zu geben. Es ist eben nicht nureine weitere Funktion, sondern definiertBildverarbeitung in manchen Bereichenneu. Theoretisch ziehen sie bei fast jederBildverarbeitungslösung Vorteile aus demShape-from-Shading-Ansatz. Sie müss-sen sich keine Gedanken mehr über Be-leuchtung machen, weil sie viele bishe-rige Probleme, die mit der Beleuchtungs-auswahl zusammenhängen, sofort in denGriff bekommen. Sie müssen sich auchnicht mehr um Texturen sorgen, weil siedas Fehlermerkmal direkt über die Form

extrahieren, oder Sie ignorieren denFormfaktor und schauen nur noch auf dieTextur. Die Bedienbarkeit und Beherrsch-barkeit des Systems standen bei der Ent-wicklung klar im Vordergrund.

Ist das Produkt schon lieferbar?A. Wörz: Es ist lieferbar und in Deutsch-land auch bereits im Einsatz. Wir habenvor einem halben Jahr eine erste Sondie-rungsphase mit ausgewählten Kundengestartet und sind insofern startklar. Aufder Vision wollen wir jetzt Lumitrax einembreiten Publikum vorstellen.

In welchem Preisrahmenbewegen wir uns?A. Wörz: Das Technologiepaket Lumitraxist sowohl für unsere Einsteigerplattform

CV-X als auch für die ExpertenplattformXG verfügbar. Der Aufpreis ist in beidenFällen marginal, vor allem wenn man be-denkt, dass sie in vielen Fällen aufwen-dige externe Beleuchtungsmodule ein-sparen.

Wie hebt sich Keyencevon seinen Wettbewerbern ab? A. Wörz: Aus unserer Sicht ist der Bild-verarbeitungsmarkt für Endkunden mitt-lerweile extrem undurchschaubar. Esgibt einen Trend zur Spezialisierung, dasheißt, es gibt eine hohe Anzahl anMarktteilnehmern, die auf bestimmteTechnologien fokussiert sind. Den Ge-genentwurf dazu liefern wir dadurch,dass wir im Bereich Automatisierungs-technik – und teilweise auch darüber hi-naus – ein extrem breites Portfoliohaben. Somit können wir den Anwen-dern immer die richtige Lösung empfeh-len. Wir stellen Fragen auf Grundlageder jeweiligen Applikation, nicht auf

Grundlage unseres Produktportfolios.Das ermöglicht es uns, bedarfsgerechtzu beraten und dem Kunden die Lösungzu empfehlen, die echten Mehrwertschafft. Wenn für den Kunden Prozess-stabilität und -sicherheit entscheidendist, werden wir ihm zeigen, wie Lumitraxdiesen Faktor besser lösen kann als eineNullachtfünfzehn-Kameralösung. ■

www.keyence.de

| LösungenShape-from-Shading mit Highspeed-Kameras

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„Mit den richtigen Komponenten ist Shape-from-Shading ein sehr universeller Ansatz.”

Andreas Wörz, Keyence Deutschland GmbH

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3D-Farbanwendungen für die Lebensmittelindustrie

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3D-Farbanwendungen für die Lebensmittelindustrie

Zeigt her eure Füße

Viele Projekte dienen dem Tierschutz,d.h. in den Schlachtereien werden Ein-gangskontrollen durchgeführt, bei denenjedes Tier automatisch nach tierärztlichenKriterien bewertet wird und somit demLieferanten eine Rückmeldung über dieTierqualität bzw. über eventuelle Hal-tungsmissstände gegeben werden kann.Derzeit erfolgt täglich durch CLK-Sys-teme bei ca. 2Mio. Hühner eine Bewer-tung anhand von Merkmalen, die vorallem an Füßen und Knien sichtbar sind(Bild 1). Um den erweiterten Anforderun-gen gerecht zu werden, wurde die Farbemit 3D-Daten kombiniert. Dadurch ist esmöglich, auch komplexere Aufgaben um-

zusetzen. Im Folgenden werden einigeBeispiele aufgezeigt.

Beulenbewertung von Puten

Bei der Bewertung der Tierqualitätkommt die Kombination von Farb- und3D-Auswertung zum Einsatz. So ist esvor allem bei Puten wichtig, kranke Tierezu identifizieren, um Aussagen über Tier-wohl und auch Tierschutz tätigen zu kön-nen. Derzeit wird diese Aufgabe von Tier-ärzten durchgeführt. Allerdings ist diekontinuierliche Bewertung und Dokumen-tation von einem Tier pro Sekunde überden ganzen Tag sehr anstrengend und

fehleranfällig. Daher wurde ein Systementwickelt, um die tierärtzliche Bewertungzu unterstützen. Es stellte sich schnellheraus, dass nicht nur die Farbe, son-dern auch Beulen, die nur mit 3D-Tech-nik erfasst und bewertet werden können,ein wichtiges Kriterium für die Beurteilungsind. Es wurden entsprechende 3D-Farb-bilder aufgenommen und die Regeln derTierärzte darauf angewendet (Bild 2). DieErkennungssicherheit ist beeindruckendhoch, sodass in Zukunft die Tiere mit die-sem System bewertet werden. Auch fürden ‘Griff in die Kiste’ mit dünnen Ket-chup-Tütchen reicht die bloße Farbinfor-mation nicht; allein aus der Höheninfor-

Bild 1 | Analyse von Hühnerfüßen auf Haltungsmissstände

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Seit fast 20 Jahren beschäftigt sich die CLK mit Farbauswertungen, vorwiegend im Bereich der Lebensmittelin-dustrie. Die Eigenschaft Farbe ist für die Bewertung von Tieren und Pflanzen oft ein entscheidendes Merkmal.

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Bild 2 | Bestimmung von Beu-lengrößen bei Puten

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mation die Grenzen der dünnen Tütchen sicher zu bestimmenwäre erheblicher Aufwand. Die Kombination von Farbe zur x,y-Bestimmung der Tütchen, sowie 3D-Daten zur Höhenbestim-mung an genau diesem Ort vereinfacht diese Aufgabe.

Bewertung von Zuckerrüben

Bei der Bewertung von Zuckerrüben findet die 3D-Farbkameraebenfalls Verwendung. Diese werden in der Industrie u.a. überden sogenannten Kopfschnitt der Rüben bewertet. Die Blätterund der direkt daran anhaftende Teil der Rüben sollen nicht in dieZuckerfabrik zur Weiterverarbeitung geliefert werden. Für denLandwirt entsteht ein Interessenkonflikt, da durch den Kopf-schnitt ein Teil der Rüben auf dem Feld verbleibt und somit nichtdurch die Zuckerindustrie bezahlt wird. Um jede Ladung zu be-werten, wird eine Probe aus jeder Lieferung genommen und miteinem Farbbild vermessen. Bereits im Jahr 2000 wurde ein Sys-tem entwickelt, das eine Qualitätsbewertung rein auf Farbbasisder Rüben vornahm. Allerdings war damit ein erheblicher ma-schinenbautechnischer Aufwand verbunden, da dafür die Rübenvereinzelt werden mussten. Mit der Einführung der 3D-Technikkann inzwischen durch die Extraktion der Form, die Segmentie-rung des Farbbildes in Einzelrüben erfolgen. Diese können dannwie bisher ausgewertet werden. ■

www.clkgmbh.de

Autor | Dr. Carsten Cruse, Geschäftsführer, CLK GmbH

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Lock-In-Thermografie für Faserverbundbauteile

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Lock-In-Thermografie für FaserverbundbauteileKatastrophen verhindern

Faserverbundkunststoffe (FVK) werdenaufgrund ihrer hohen Festigkeit bei gerin-gem Gewicht bevorzugt in der Luftfahrt-industrie und beim Bau von Rotorblätternvon Windkraftanlagen eingesetzt. Mittler-weile steigt aber auch im Automobilbe-reich die Nachfrage nach Bauteilen ausFVK, wie z.B. ihr Einsatz in den BMW-Modellen i3 und i8 bestätigt. Die Gründedafür liegen in ihren hervorragenden me-chanischen Eigenschaften bei gleichzeitiggeringem Gewicht. Zusätzlich sind FVKsehr alterungs- und korrosionsbeständigund verfügen gegenüber konventionellenWerkstoffen wie Metall und Aluminiumüber einen erhöhten Grad an Gestal-tungsfreiheit.

Untersuchungsverfahren für Automobilwerkstätten

Mit der steigenden Verbreitung von FVKgewinnen auch Qualitätssicherungsverfah-ren an Bedeutung, die diesen neuen Werk-stoff überprüfen können. Zu den wichtigs-ten Inspektionsverfahren gehören die Lock-

In-Thermografie, Ultraschalluntersuchun-gen, kamerabasierte Systeme und Wirbel-stromverfahren. In der Abteilung Ferti-gungsmesstechnik des WZL in Aachenwerden u.a. die Möglichkeiten, diese ver-schiedenen Inspektionsverfahren zu auto-matisieren und in den Fertigungsprozess zuintegrieren, erforscht. Für eine wirtschaftli-che Inspektion muss dabei eine möglichsthohe Fehlerdetektionsgeschwindigkeit mitgeringst möglichem Aufwand gewährleistetwerden, welche nicht nur unter Laborbe-dingungen robust einzusetzen sind. Nochwichtiger als die Effizienz ist aber die Zuver-lässigkeit der Untersuchungsprozesse.„Defekte in Faserverbundkunststoffen sindvisuell oft nur schwer erkennbar“, so SarahEkanayake, die das Thema am Lehrstuhlfür Fertigungsmesstechnik und Qualitäts-management am WZL erforscht. „Wennsie unbemerkt bleiben, können sich solcheFehlstellen ausbreiten und zum katastro-phalen Versagen des Bauteils führen. DaAutomobilhersteller mittlerweile nicht mehrnur Verkleidungen, sondern auch Struktur-bauteile aus CFK bauen, können die Fol-

gen eines strukturellen Versagens schwer-wiegend sein. Wir müssen also Prozessedefinieren, bei denen solche Fehler eindeu-tig erkannt werden.” Typische Fertigungs-fehler von FVK-Bauteilen sind...

Unerwünschte Welligkeit: Fasern kön-•nen während des Imprägnierprozesseswellig werden, was z.B. auf Probleme imFertigungsprozess hinweisen kann.Harzanhäufung: Es liegt eine Anhäufung•

des Harzes ohne Fasern vor. Dadurchkann dieser Bereich nicht die erforderli-chen mechanischen Lasten aufnehmen.(Bild 2)Trockenstellen: Die Fasern wurden wäh-•

rend des Fertigungsprozess nicht ausrei-chend mit Harz durchtränkt. Die Fasernsind daher ungeschützt vor Umweltein-flüssen.

Qualitätskontrolle innenliegender Merkmale

Bei der Untersuchung der Bauteile aus Fa-serverbundkunststoffen wird neben ande-ren Inspektionsverfahren auch die optische

Bild 1 | Die verschiedenen Schritte in der Lock-In-Thermografie: Links das unbearbeitete Ausgangsbild, in der Mitte die bearbei-tete Version, rechts eine Version mit der Eisenfarbpalette (der Versuch entstand bei einer Impactenergie von 32 Joule bei einem

Abstand von 50cm. Die Anregungsfrequenz betrug 0,1Hz, die Anzahl der Messperioden drei, die Anzahl der Einschwingperi-oden drei und die Amplitudenintensität 75%).

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Das Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen erforscht am Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik undQualitätsmanagement von Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt die Eignung verschiedener Sensortechnologien zur Un-tersuchung von Faserverbundkunststoffen. Neben kamerabasierten Sensorsystemen (Fiber-Measurement-System)und ultraschallbasierten Verfahren zählt die Lock-In-Thermografie zu den vielversprechendsten Sensortechnologienfür eine automatisierte Qualitätssicherung von Faserverbundbauteilen.

Lösungen |

Halle 1Stand H72

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Bild 2 | Bei der Harzanhäufung liegt eine Anhäufung des Harzes ohne Fasern vor. Dadurch kann die-ser Bereich nicht die erforderlichen mechanischen Lasten aufnehmen.

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Lock-In-Thermografie verwendet. Darunterist eine aktive Wärmeflussanalyse zu ver-stehen, bei der das Bauteil durch Halogen-strahler angeregt wird (Bild 3). Da eine de-fekte Stelle im Bauteilinneren die thermi-sche Welle anders reflektiert als die unbe-schädigte Umgebung, können so eventu-elle Fehlstellen erkannt und dargestellt wer-den. Durch die berührungslose Infrarot-An-regung und die hochauflösende Infrarot-Sensorik lassen sich große Flächen ineinem einzigen Prozessschritt prüfen.Dabei erlauben unterschiedliche Anre-gungsfrequenzen den Blick auf die innerenSchichten von FVK-Bauteilen. Innenlie-gende Fehlstellen wie z.B. Falten, Fremd-körper oder Delaminationen werden sicht-bar. Die Eindringtiefe des Wärmeflusses –und somit die Blicktiefe – ist dabei über dieFrequenz steuerbar. Die dabei verwendetegekühlte Wärmebildkamera SC5650 mitIndium-Antimonid-Detektor (InSB) hat einenMessbereich von -20 bis zu +3.000°C (jenach Konfiguration). Ihre Auflösung beträgt640x512 Pixel mit Bildwiederholraten vonbis zu 100Hz im Vollbildmodus und bis zu3.400Hz im kleinsten Teilbildmodus. Ihrekleinste einstellbare Integrationszeit von 1μserlaubt auch die Abbildung von sehrschnellen bewegten oder dynamischenProzessen bei hoher Bildqualität. Für Auf-

nahmen im Makrobereich sind verschie-dene Mikroskop-Optikvorsätze erhältlich.

Automatisierte Qualitätskontrolle

Sarah Ekanayake hat am WZL ihre Mas-terarbeit über die Lock-In-Thermografiegeschrieben. Heute arbeitet sie an derWeiterentwicklung der Technologie. Zielist dabei eine automatisierte Qualitäts-

kontrolle, bei der die Daten der verschie-denen messtechnischen Verfahren zu-sammengeführt werden. Denn jedesMessverfahren hat spezifische Stärkenund Schwächen, so dass sich erst ausder Kombination ein komplettes Scha-densbild ergibt. Während die per Ther-mografie generierten Phasenbilder even-tuelle Schadstellen zuverlässig entde-cken, sieht sie noch Forschungsbedarf inder Quantifizierung der Ergebnisse. „Unsinteressiert natürlich: Wie groß ist derFehler und wie tief liegt er unter der Bau-teiloberfläche?” Und darin liegen die For-schungsschwerpunkte in den nächstenJahren: „ Es wird um Optimierung derSoftwareauswertung, der automatischenFehlerdetektion und der Fehlerklassifizie-rung gehen. Mit der Zusammenführungaller Daten des Multi-Sensorsystemsstreben wir automatisierte Prüfprozessean.” ■

www.flir.comwww.wzl.rwth-aachen.de

| LösungenLock-In-Thermografie für Faserverbundbauteile

Autoren | Joachim Sarfels, R&D-ScienceDivision, Area Sales Manager CentralEurope, Flir Systems GmbHFrank Liebelt, freier Journalist

Bild 3 | Bei der Lock-in-Thermografie wird ein Bauteil durch Halogenstrahler angeregt. Fehlstel-len im Bauteilinneren reflektieren die thermische Welle anders als die unbeschädigte Umgebung

und werden so sichtbar.

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4,2MP Time-of-Flight-System für die Bildverarbeitung

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4,2MP Time-of-Flight-System für die BildverarbeitungBildverarbeitung mit Tiefe

Jeder einzelne Pixel auf dem neuen Sen-sor kann jedes Bereichs- und Intensitäts-Detail aus der entsprechenden Szene er-fassen und bringt somit die Bildverarbei-tung mit Tiefe auf die nächste Ebene.ToF-Bilder kann man sich vorstellen wieeinen 3D-Schnappschuss: im Gegensatzzu anderen 3D-Methoden ist ToF ein‘Point&Click’-Verfahren und erfordertkeine Vorbereitung der Probe oder Ein-stellungen am Messgerät. Ähnlich wiedas Vorgängermodell erfasst auch dasreal.iZ-4K die Rückstreuung eines Infra-rot-Impulses, um Entfernungen zu be-stimmen. Die Impulstechnik erlaubt auchMessungen bei starkem Umgebungs-licht. Zudem können verschiedene Sys-teme in Reihe geschaltet werden, wo-durch sicher gestellt ist, dass mehrere

Geräte dieselbe Szene betrachten kön-nen, ohne sich gegenseitig zu stören.

Logistik und Precising Farming

In der Logistik sorgt z.B. ein 3D-Bilddafür, dass Objektmaße schnell erfasstwerden, während gleichzeitg hoch aufge-löste Bilder die Möglichkeit bieten, OCR-oder Barcode-Lesungen durchzuführen.So kann ein Spediteur bereits beim Ab-holen der Waren einen 3D-Scan vor Ortdurchführen, um das Volumen der Liefe-rung zu bestimmen und gleichzeitig dieAdress-Formalitäten klären. Auch beimPrecision Farming schaffen Tiefeninfor-mationen mit einer hohen Bildauflösungdas Potenzial für effektivere Ernte-Ma-nagement-Lösungen. So können feldba-

sierte Roboter mit ToF-Technologie denReifegrad von Pflanzen leichter feststel-len, automatisiert eine kontrollierte Mengean Dünger einsetzen oder sogar eine au-tomatisierte Ernte bzw. den Rückschnittinitiieren. Die Technologie des real.iZ-1K-Systems wurde für die 4,2MP-Versionhochskaliert und im Hinblick auf Leis-tungsfähigkeit und Flexibilität für verschie-dene Anwendungen optimiert. ZukünftigeEntwicklungen werden weitere Kosten-optimierungen der Technologie ermögli-chen, womit weitere kostensensitive An-wendungsfelder erschlossen werden. ■

www.odos-imaging.com

Autor | Ritchie Logan, VP Business De-velopment, odos imaging Limited

Bild 1 | Das 3D-ToF-System real iZ.4k bietet einen 4,2MP-Sensor.

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2013 wurde erstmals die real.iZ-Familie präsentiert: ein 1,3MP-3D Time-of-Flight-System. Es verwendet eineneinzelnen Pixel in Verbindung mit einem kurzen, aber intensiven IR-Impuls sowie eine On-Board-FPGA-Verarbei-tung, um Detailinformationen zu extrahieren. Damit gelang es erstmals, 3D-ToF-Fähigkeiten mit den notwendigenAuflösungen für die IBV zu bieten. Mit einem 4,2MP-Bildsensor geht nun die nächste Generation an den Start.

Lösungen |

Halle 1Stand B84

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NeuheitenLösungen |

Handgeführter Laserscanner mit großer Reichweite

Das T-Scan-LV-System digitalisiertkleine oder große, matte oder glän-zende Objekte mit maximaler Effizienzund Genauigkeit.

Der handgeführte Laserscanner T-Scan LV kann in Kombination mit dem optischenTrackingsystem T-Track LV Objekte mit einer Länge von bis zu 6m dreidimensional ver-messen. Das Messvolumen beläuft sich dabei auf 35m³. Zusammen mit der Möglich-keit mehrere Tracker miteinander zu kombinieren, ist es möglich, sich mit der Hand-scanner-Lösung völlig frei im Raum zu bewegen und so flexibel Messaufgaben mithoher Geschwindigkeit zu erledigen.

Steinbichler Optotechnik GmbH • www.steinbichler.de

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Farbgetreue 3D-Wiedergabe

Auch Sensordaten aus älteren Scan-projekten lassen sich für die Texturie-rung mit dem neuen Texture Map-ping-Modul verwenden.

Aufnahme und Übertragung der Textur (Farbe und Musterung) einesObjekts auf seine gescannten 3D-Daten bietet das Modul Texture Map-ping in der Software Optocat. Das Texture Mapping ist sowohl mit deninternen Bildern des 3D-Scanners als auch mit Aufnahmen einer belie-bigen externen Kamera durchführbar. Dabei erlauben externe digitaleDaten vielfältige Möglichkeiten bei der Erfassung von Textur sowie einengroßen Freiraum bezüglich der Pixel-Auflösung, professioneller Beleuch-tung und Rohdaten-Bearbeitung mit Farbmanagement. Zudem lassensich die 3D-Daten eines monochromen Sensors mit Farbbildern odermit multispektralen Daten (UV, IR usw.) ergänzen.

Aicon 3D Systems GmbH • www.aicon3d.de

Bild: Aicon 3D Systems GmbH

360°-Kleberaupeninspektion dank 3D-Druck

Der Sensorkopf Seamstar3D ermög-licht die 100%-Kleberaupeninspek-tion für alle Nahtformen, Farben,Höhen und Breiten.

Der Sensorkopf Seamstar3D ist ein bewährtes Referenzprodukt für die 3D-Inspektionvon Kleberaupen. Er ist ab sofort mit einem optimierten optischen und technischenSet-up erhältlich, ermöglicht durch eine einzigartige Tragstruktur aus 3D-gedrucktenSpezialwerkstoffen. Das intelligente Design macht den Sensor zum weltweit erstenSensor mit Rundumblick: Die 360°-Inspektion erlaubt es, auch kurvig verlaufende Kle-beraupen hochgenau zu prüfen.

Isra Vision AG • www.isravision.com

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Neuheiten Lösungen inVision 5 2014_inVISION 09.10.2014 09:34 Seite 110

| LösungenNeuheiten

IR-Thermometer mit Schnappschussfunktion

Scharfpunkte lassen sich durch dieVario-Optik ab 90mm Messabstandeinstellen.

Die digitalen Infrarot-Thermometer mit Video-Modul CSvideo 2M, CTvideo 1M/2M undCTvideo 3M sind mit der kostenfreien Software Compact Connect ausgestattet. Die ein-gebaute Triggerfunktion ermöglicht das automatische Generieren von Schnappschüssenin einem zu bestimmenden Intervall (zeitabhängig) oder beim Erreichen definierter Grenz-werte (temperaturabhängig). Diese werden individualisiert abgespeichert. Zusätzlich wer-den alle Daten in Excel bereitgestellt. Die Video-Pyrometer messen von 50 bis 3.000°Cund sind somit auch für Anwendungen im Hochtemperaturbereich einsetzbar. Eine exakteMessfeldmarkierung ist ab 0,5mm möglich.

Optris GmbH • www.optris.de

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Fehleranzeige direkt auf dem WerkstückDas Laser-Kamera-basierte 3D-Mess-/Kontrollsystem Z3D-Control bietet eine markerloseVermessung des Werkstücks mit einer Genauigkeit von 1/10.000 des Messbereichs. Derlaserunterstüzte Scan ermöglicht die Auf-nahme auch von wenig strukturierten Ober-flächen, sodass z.B. auch glühender Stahlvor dem Schmieden vermessen werdenkann. Der Hauptvorteil ist jedoch der Soll-Ist-Vergleich: Das Gerät liefert die Anzeige feh-lerhafter Bereiche durch Laserprojektion di-rekt auf das Bauteil – zusätzlich zum her-kömmlichen Abgleich von Scandaten mitCAD-Vorgaben.

Z-Laser Optoelektronik GmbHwww.z-laser.com

VISOR®. Der Vision-Sensor, mit dem Sie sofort loslegen können.

• Objekterkennung• Farberkennung• 1D-/2D-Codelesen,

Texterkennung (OCR)

BLOB-Funktion!

Mehr sehen Sie auf derHalle 1, Stand H 62www.sensopart.com/visor

Z3D-Control zeigt fehlerhafte Berei-che durch Projektion direkt auf demWerkstück an.

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NeuheitenLösungen |

Druckbildbeobachtung bis 460x345mm Sichtbereich

Für spezielle Anwendungsberei-che besteht die Möglichkeit, zu-sätzliche (Lack- oder UV-) Blitzeins Kameragehäuse zu integrieren.

Beim Druckbildbeobachtungssystem Elscan dualView ist bei Bahngeschwindigkeitenvon bis zu 1.300m/min die Bilddarstellung der beiden in die Kameraeinheit integrierten5MP-Kameras in puncto Farbwiedergabe und Kontrast sehr hoch. Zudem weisen diemit dem Weitwinkelobjektiv aufgenommenen Bilder so gut wie keine Verzeichnung aufund der Randlichtabfall wird kompensiert. Das System wird mit den SichtbereichenStandard (140x117mm) und Large (230x192mm) angeboten. Für spezielle Anforde-rungen steht ein System mit einem Sichtbereich von 460x345mm zur Verfügung.

Erhardt+Leimer GmbH • www.erhardt-leimer.com

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Kamerasystem für mobile Arbeitsmaschinen

Das Kamerasystem O2M lässt sichdirekt an die grafikfähigen Dialogge-räte PDM360 anschließen.

Neben dem gekapselten IP68/IP69K-Aluminiumgehäuse ver-fügt das Kamerasystem O2M über eine temperaturgesteu-erte Scheibenheizung. Überdies bietet es neben hoherSchock-/Vibrationsfestigkeit auch die E4-Typgenehmigungund einen analogen Videoausgang. Das druckdichte Systemist mit einem automatischen Helligkeitsabgleich ausgestattetund hat eine Lichtempfindlichkeit von <0,25lx.

ifm electronic gmbh • www.ifm.com

Bild: ifm electronic gmbh

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Vorschau 2015, Inserentenverzeichnis & Impressum

Allied Vision Technologies GmbH . . . . . . . . . . .7Alysium-Tech GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . .2, 4-5Aprotech GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93Basler AG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11Baumer GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43Büchner Lichtsysteme GmbH . . . . . . . . . . . . .44Chromasens GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13Coherent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61Datalogic Automation S.r.l. . . . . . . . . . . . . . . .45di-soric GmbH & Co. KG . . . . . . . . . . . . . . . . .69Edmund Optics GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9EMVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83Euresys s.a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116FISBA Optik AG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59FLIR Systems GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27Framos GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .77Fujifilm Europe GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

IDS Imaging Development Systems GmbH . .33igus GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49iim AG measurement + engineering . . . . . . . .46JAI A/S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55Jos. Schneider Optische Werke GmbH . . . . . .65Kappa optronics GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . .15Keyence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95Kowa Optimed Deutschland GmbH . . . . . . . .81Landesmesse Stuttgart GmbH . . . . . . . . . . . .19LMI Technologies Inc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Matrix Vision GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TitelMESAGO Messemanagement GmbH . . . . . .105Microscan Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70Opto GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8planistar Lichttechnik GmbH . . . . . . . . . . . . . .64Point Grey Research, Inc. . . . . . . . . . . . . . . .115Pyramid Computer GmbH . . . . . . . . . . . . . . . .77

Qioptiq Photonics GmbH & Co. KG . . . . . .37, 39Rauscher GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3Ricoh Imaging Deutschland GmbH . . . . . . . . .67Schäfter + Kirchhoff GmbH . . . . . . . . . . . . . . .89Sensopart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111Silicon Software GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . .47Sill Optics GmbH & Co. KG . . . . . . . . . . . . . .101Stemmer Imaging GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . .75SVS-Vistek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35Tamron Europe GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85Topacryl AG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .99Vision & Control GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . .84Vision Ventures GmbH & Co. KG . . . . . . . . . .112VRmagic GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53Ximea GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29, 57Z-Laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80

Messe Kameras & Interfaces Lösungen Marktübersichten

Ausgabe 1ET: 12.03.2015AS: 27.02.2015

Hannover MesseAnuga FoodTec

•Zeilenkameras•Mini-Kameras

•Food & Beverage•Zeilenkameras•Framegrabber

Vorschau 2015

Inserentenverzeichnis

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VERLAG/POSTANSCHRIFT:Technik-Dokumentations-Verlag GmbH®

Postfach 2140, 35009 Marburg Tel.: 06421/3086-0, Fax: -18

[email protected]

LIEFERANSCHRIFT:TeDo Verlag GmbHZu den Sandbeeten 2 35043 Marburg

VERLEGER & HERAUSGEBER:Dipl.-Ing. Jamil Al-Badri †Dipl.-Statist. B. Al-Scheikly (V.i.S.d.P.)

REDAKTION:Dr.-Ing. Peter Ebert (peb),Georg Hildebrand (Marktübersichten, ghl)

WEITERE MITARBEITER:Christian Dickel, Doreen Fräßdorf, Anita Janßen, Inken Juhl, Kristine Meier, Katharina Oder, Nina Richthoff, Florian Streitenberger, Natalie Weigel

ANZEIGEN:Heiko Hartmann, Daniel Katzer, Markus Lehnert, Thomas Möller, Richard Sturm, Christina Worm

ANZEIGENDISPOSITION:Michaela PreißTel. 06421/3086-0Es gilt die Preisliste der Mediadaten 2014

GRAFIK & SATZ:Anja Beyer, Marcus Boeck, Philipp Henke, Julian Parsch, Nadin Rühl, Christoph Ullrich, Verena Vornam, Laura Jasmin Weber, Linnéa Winter

DRUCK:Offset vierfarbigGrafische Werkstatt von 1980 GmbHYorckstraße 48, 34123 Kassel

ERSCHEINUNGSWEISE:6 Hefte für das Jahr 2015

BANKVERBINDUNG:Sparkasse Marburg/BiedenkopfBLZ: 53350000 Konto: 1037305320IBAN: DE 83 5335 0000 1037 3053 20SWIFT-BIC: HELADEF1MAR

GESCHÄFTSZEITEN:Mo.-Do. von 8.00 bis 18.00 UhrFr. von 8.00 bis 16.00 Uhr

ABONNEMENTSBEZUG:Inland: 36 € inkl. MwSt. + PortoAusland: 42 € inkl. Porto

EINZELBEZUG:Einzelheft: 7 € inkl. MwSt.

ISSN 2199-8299Vertriebskennzeichen (ZKZ) 88742

Hinweise: Applikationsberichte, Praxisbeispiele, Schal-tungen, Listings und Manuskripte werden von der Re-daktion gerne angenommen. Sämtliche Veröffentli-chungen in inVISION erfolgen ohne Berücksichtigungeines eventuellen Patentschutzes. Warennamen wer-den ohne Gewährleistung einer freien Verwendung be-nutzt. Alle in inVISION erschienenen Beiträge sind ur-heberrechtlich geschützt. Reproduktionen, gleich wel-cher Art, sind nur mit schriftlicher Genehmigung desTeDo Verlages erlaubt. Für unverlangt eingesandteManuskripte u.ä. übernehmen wir keine Haftung. Na-mentlich nicht gekennzeichnete Beiträge sind Veröf-fentlichungen der Redaktion. Haftungsausschluss: Fürdie Richtigkeit und Brauchbarkeit der veröffentlichtenBeiträge übernimmt der Verlag keine Haftung.

© Copyright by TeDo Verlag GmbH, Marburg.

Impressum

Komponenten(inkl. Embedded Vision)

•Embedded Vision (IPCs, Boards...)

•Vision Sensoren & Smart Kameras

Ausgabe 2ET: 20.04.2015AS: 07.04.2015

ControlSensor+Test

• IR/SWIR-Bildverarbeitung & Thermografie

•Hyperspectral Kameras &Farbprüfung

•Optische 3D-Messtechnik

• IR-Bildverarbeitung & Thermografie

•Farbmessung

•Objektive & Filter•3D-Scanner

Ausgabe 3ET: 08.06.2015AS: 26.05.2015

AchemaLASER

•Highspeed- & Highresolution-Kameras

•Highspeed-Interfaces (10GigE, CL HS, CXP, USB...)

•Automotive (Inline, Spalt, Klebe, Montage, Reifen...)

•Objektive•Software

•Beleuchtung (inkl.Laser)

•Framegrabber

Ausgabe 4ET: 16.09.2015AS: 02.09.2015

FachPackMOTEK

inVISION Extra: Kameras & InterfacesSonderheft zu den Themen: Kameras, Framegrabber, Kabel, Stecker & Interfaces(Camera Link, Camera Link HS, CoaXPress, GenICam, GigE Vision, USB...)

•Kameras (CL, GigE, IR-,USB, Zeilen...)

•Framegrabber

Ausgabe 5ET: 14.10.2015AS: 30.09.2015

ProductronicaSPS IPC Drives

•USB Kameras•OEM-/Applikationsspezifische

Kameras

•Logistik & Identifikation

•Beleuchtung (inkl. Laser)•Vision Sensoren & Smart

Kameras

•Objektive & Filter•Beleuchtung (inkl. Laser)

Ausgabe 6ET: 10.11.2015AS: 27.10.2015

SPS IPC DrivesEuroMold

• IR/SWIR-Bildverarbeitung & Thermografie

•3D-Kameras

•SPS & Bildverarbeitung

•USB-Kameras• Industrie-PCs für IBV

•Vision Sensoren & Smart Kameras

•Kabel & Stecker

Vorschau, Inserenten & Impressum inVision 5 2014_Layout 1 09.10.2014 12:40 Seite 113


Aktuell | Lexikon der Bildverarbeitung: Optimaler Betrieb von LED-Beleuchtungen

114

Optimaler Betrieb von LED-Beleuchtungen

Dennoch altern und driften auch LED-Beleuchtungen, trotz ihrer allgemein an-erkannten Langlebigkeit. Diese Prozessemachen sich als Helligkeitsverlust undFarbdrift bemerkbar, die je nach Chip-Substrat (Lichtfarbe) unterschiedlichschnell verlaufen. Mit einfachen Maßnah-men kann man jedoch diese Prozesseverlangsamen.

Ausreichend kühlen

Zur Wärmeabfuhr muss die Beleuch-tung konstruktiv in der Lage sein,Wärme abzuführen (Metall- statt Kunst-stoffgehäuse). Bei der Montage wirddas Beleuchtungsgehäuse großflächigan wärmeleitende Materialien (z.B. Ma-schinengestell aus Al-Profil) befestigt.Konstruktiv natürliche Konvektion (Luft-strömung) lässt sich ausnutzen oderdurch Zwangskühlung (Lüfter) unterstüt-zen. Eine um 10K geringere Gehäuse-temperatur führt bereits zu einer Ver-dopplung der Lebensdauer der Be-leuchtung.

Nur 50% der Helligkeit

Die Helligkeit vieler LED-Beleuchtungenkann am Controller eingestellt werden.Für den Ausgleich des späteren altere-rungsbedingten Helligkeitsverlustes istes günstig, beim ersten Einbau der Be-leuchtung mit 50% der maximalen Hel-ligkeit zu beginnen. So sind genügendReserven für einen späteren Ausgleichder Helligkeitsverlustes durch Alterungvorhanden. Zudem entwickelt die Be-leuchtung so weniger Wärme.

Pulsen und Blitzen

LEDs lassen sich auch bei extremhohen Schaltfrequenzen ohne Ver-schlechterung der physikalischen Eigen-schaften mit kurzen Verzögerungszeitenschalten (Schalteingang nutzen, nichtdie Betriebsspannung). Durch Pulsenoder Blitzen lässt sich die Lebensdauerextrem verlängern (1/10 Einschaltdauer= zehnfache Lebensdauer). Weiterer po-

sitiver Aspekt: Auf diese Weise entwi-ckelt die Beleuchtung weniger Wärme.

Helligkeitsabfall vermeiden

Im Dauerbetrieb erwärmen sich Ansteu-erelektronik und LED-Chip bis zu ihrerEndtemperatur. Folge: die LEDs werdenbis zum Erreichen der Endtemperaturdunkler. Danach bleibt die Helligkeitkonstant. Puls- oder Blitzbetrieb vermei-det die starke Erwärmung der LEDs, siebleiben gleich hell und leuchten zudemheller. Übrigens: LED-Beleuchtungen imDauerbetrieb führen möglicherweise inden ersten Minuten nach Anschaltender Maschine durch nachlassende Hel-ligkeit zu unzuverlässigen Ergebnissender Bildverarbeitung. ■

www.vision-academy.org

Bild 1 | Werden einige einfache Regeln beachtet, lassen sich die Vorteile von LED-Beleuch-tungen wie Langlebigkeit, Robustheit, Konstanz und geringe Alterung besser ausnutzen.

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Voraussetzung für den zuverlässigen Betrieb von LED-Beleuchtungen ist Wärmeableitung. LEDs entwickeln punk-tuell am Chip Wärme, die effektiv abgeführt werden muss. Nur dann werden chemische Änderungen am Chip-Substrat verhindert, das ansonsten frühzeitig altert und zu Helligkeitsverlust führt.

Autor | Ingmar Jahr, Vision Academy

Eingang OstStand E130

91515_Vision Academy GmbH_RAKT_INV_inVISION 09.10.2014 11:13 Seite 114

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4.-6. November 2014


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Jahr lohnt, auf die VISION 2014 zu gehen

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WachablösungUSB3 Vision ersetzt FireWire in Prüfzellen

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Bildverarbeitung für Automatisierer, nicht

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Eine CoaXPress Verbindung: 6,25 Gbit/s PCIe 2.0 (Gen 2) x4-Bus: 2 GByte/s


inVISION Ausgabe 5/2014

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