CMOS | Kamera und Sensor Technologie für die Industrie
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Industriekameras mit CMOS Sensor erfüllen Dank hoher Bildqualität und schneller Datenverarbeitung die hohen Anforderungen in den Automatisierungsprozessen und Qualitätskontrollen der Industrie 4.0 Anlage. Die CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) Technologie ist zudem weit verbreitet in Konsumerkameras und Smartphones. Sie ist energieeffizient, schnell und kostengünstig. Dieser Artikel zeigt, wie neue Technologien vielseitig in modernen Fertigungsprozessen eingesetzt werden können.
Inhalt
- Coaxpress Boost Kamera mit hochauflösender Bildqualität
- Kameras mit CMOS-Sensor für Medizintechnik und Life Science
- Mako-Kameras mit PTP-Funktionalität
- CMOS und CCD Zeilenkameras mit maximaler Empfindlichkeit
- Industriekameras mit Global Shutter CMOS-Sensoren
- 5 Mpx-Hochgeschwindigkeitskamera mit Global-Shutter
- GigE Vision-Kamera mit doppelt hohen Datentransferraten
- Kameras für Life Science, Medizintechnik und Mikroskopie
- Flächenkameras mit A-Pix Technologie
- Kameras für intelligente Verkehrssysteme
- USB3 Vision standardkonforme Boardlevel-Kamera
- Häufig gestellte Fragen
Coaxpress Boost Kamera mit hochauflösender Bildqualität
01.02.2021 | Vor gut einem Jahr hat Basler (Vertrieb Rauscher) mit der Boost Serie sein Portfolio um Kameras mit Coaxpress 2.0 Interface erweitert. Diese sind mit modernen CMOS Sensoren ausgestattet. Jetzt wurde die Baureihe um sechs neue Boost Kameras mit 20, 32 und 45 Megapixel Auflösung erweitert. Die ausgezeichnete Bildqualität verdanken die Industriekameras den Sensoren der XGS Reihe von ON Semiconductor.
Die neuen Coaxpress Boost Kameras 20, 32 und 45 Megapixel ergänzen die Boost Serie mit den bewährten Sony Pregius Sensoren IMX255 mit 9 MP Auflösung und 93 fps Bildrate sowie IMX253 mit 12 MP und 68 fps. Die hochauflösenden neuen Modelle enthalten leistungsstarke CMOS Sensoren mit modernster Global Shutter Technologie und liefern Bildraten von bis zu 45 fps. Die XGS Sensoren ersetzen ältere CCD Sensoren perfekt mit einer hervorragenden Bildqualität bei gleichzeitig höherer Bildrate und geringeren Kosten.
Schnellste 3D Stereokamera und Bildverarbeitung in einem Gerät
Die Basler Boost Camera eignet sich dank ihrer Coaxpress 2.0 Schnittstelle für Anwendungen mit bis zu 40 m Distanzen zur Bildübertragung, bei denen hohe Auflösungen und Datenraten gefordert sind. Die kommen zum Beispiel vor in Branchen wie der Halbleiterindustrie, Photovoltaik, Display Inspektion, Drucktechnik und Verpackungsindustrie sowie Medizintechnik.
Boost Bundle aus Kamera und Interface
Kamera und Interface aus einer Hand bietet das Boost Bundle. Zur Boost Coaxpress Camera und der passenden CXP 12 Interface Card kommt noch ein CXP 12 Zubehör Starter Kit für die zeit- und kostensparende Evaluierungsphase. Bei kompakten Abmessungen von 80 x 80 x 45 mm enthält die Kamera einen digitalen Input sowie 2 Gpio Ports bei einer max. Kabel Länge von 40 m.
Das Coaxpress 12 Evaluation Kit wurde zusammengestellt für die zeit- und kostensparende, optimale Evaluierungsphase eines Bildverarbeitungssystems. Die darin enthaltene CXP 12 Interface Card wurde speziell für die Kombination mit der Boost Kamera entwickelt. Die Karte verbindet die Coaxpress Kamera über einen CXP 12 Kanal für reibungslosen Bilddatentransfer. Beide Komponenten sind über die Pylon Camera Software Suite steuerbar. Sie bilden eine optimale Einheit zur effizienten Evaluierung und Integration in die Anwendung.
Das CXP 12 Starter Kit enthält ein CXP Daten Kabel, zwei Kühlkörper für ein optimales Wärmemanagement der Coaxpress Kamera außerhalb des Bildverarbeitungssystems, einen C-Mount Objektivadapter und ein I/O Kabel zum externen Triggern der Kamera.
Typisches System Setup mit Coaxpress 2.0 Kamera
Thies Möller erläutert im nachfolgenden Video ein typisches System Setup mit dem Coaxpress 2.0 Standard und zeigt die Vorteile auf.
Kameras mit CMOS-Sensor für Medizintechnik und Life Science
21.11.2019 | Rauscher präsentiert 18 neue Basler „MED ace“ USB 3.0-Kameras mit 9 und 12 Megapixel Auflösung und der besten CMOS-Sensortechnologie, die am Markt verfügbar ist. Sie bieten Bildraten bis zu 42 Bilder/s und werden nach ISO 13485:2016 produziert, vertrieben und über ihren gesamten Produktlebenszyklus betreut. Zudem sind sie mit den MED Feature Sets speziell für Anwendungen im Bereich Medical und Life Sciences ausgestattet.
Durch die Zertifizierung nach ISO 13485:2016 bietet Basler zusätzliche und höhere Qualitätsstandards für Produktion, Vertrieb und Service. Hersteller von Medizin- oder In-Vitro-Diagnostik Produkten (IVD) profitieren so von einem wirksamen Qualitätsmanagementsystem mit eindeutig definierten Standards.
Umfassende Dokumentation, zuverlässige Produktqualität dank validierter und überwachter Produktion, Rückverfolgbarkeit sowie ein umfangreiches Änderungsmanagement unterstützen die Konformität mit internationalen Standards und reduzieren den für Qualitätsmanagement-Audits und Produktdokumentation erforderlichen Aufwand auf Kundenseite.
Das eindeutig geregelte Änderungsmanagement spielt für die Anwender eine besonders große Rolle. Darunter fällt das sogenannte design freeze, sprich die Fixierung von Hardware und Firmware. So garantiert Basler die Produktkontinuität der Basler MED ace über einen langen Zeitraum.
Zu den Feature Sets zählen: Easy Compliance, Brilliant Image, Perfect Color, Low Light Imaging, High Speed und Industrial Excellence. Die speziell von Basler für die anspruchsvollen Anforderungen im Bereich Medical und Life Sciences ausgelegten Funktionen kombinieren Hardware-, Firmware- und Softwarefunktionen. Ihr großer Vorteil ist, dass sie dem Kunden dabei helfen, seinen Entwicklungsaufwand zu reduzieren. Sie ermöglichen Bilder höchster Qualität in kürzester Zeit, bieten aber gleichzeitg volle Flexibilität für individuelle Anforderungen.
Mako-Kameras mit PTP-Funktionalität
17.06.2019 | Allied Vision erweitert den Funktionsumfang der ultrakompakten Mako-Kameras, die mit Sony Exmor Pregius CMOS-Sensoren ausgestattet sind, um zwei attraktive Eigenschaften. Diese Modelle der Einstiegsserie unterstützen ab sofort Precicion Time Protocol (PTP), das die präzise Synchronisation von Mehrkamerasystemen ermöglicht, sowie Trigger over Ethernet (ToE).
Die neue Firmware mit PTP und ToE wird für fünf GigE-Vision-Modelle der Mako-G-Reihe sowie für die neue Polarisationskamera Mako G-508B POL bereitgestellt. Die Kameras verfügen über leistungsstarke Sony Exmor Pregius CMOS-Sensoren mit einer Auflösung von 0,4 bis 5,1 Megapixel und sind in robusten Gehäusen untergebracht. Die Sensoren liefern eine hervorragende Bildqualität mit einer höheren Quanteneffizienz und weniger Dunkelrauschen als vergleichbare CCDs. Zudem bieten sie höhere Bildraten für schnellere Inline-Qualitätsprüfungen.
3D Kamera | Industrielle Bildverarbeitung
PTP (IEEE 1588) ist ein Standard-Netzwerkprotokoll, das die Uhren mehrerer Geräte in einem Netzwerk mit einem Mastergerät synchronisiert. Mit PTP können Mako-Kameras auf wenige Mikrosekunden genau miteinander und mit anderen Kameras oder Geräten, die diesen Standard unterstützen, synchronisiert werden. Dies ermöglicht eine äußerst präzise Inspektion mit Mehrkamerasystemen.
Die Trigger-over-Ethernet-Funktion ermöglicht die präzise Ansteuerung der Kameras über das Gigabit-Ethernet-Schnittstellenkabel. In Kombination mit der Power-over-Ethernet-Funktion der Mako-Kameras genügt ein einziges Kabel für Stromversorgung, Triggern, Kamerasteuerung und Übertragung von Bilddaten.
CMOS und CCD Zeilenkameras mit maximaler Empfindlichkeit
30.01.2019 | Rauscher präsentiert die TDI Zeilenkamera des koreanischen Hersteller Vieworks. Diese CMOS / CCD Zeilenkameras verfügen über Hybrid Sensoren, die das Optimum aus der CCD und CMOS Sensor Welt vereinen. Die schnellen Camera Link und Coaxpress Zeilenkameras verfügen über bis zu 256 TDI Stages.
Industriekameras mit Global Shutter CMOS-Sensoren
23.04.2018 | Rauscher präsentiert acht neuen Basler ACE U Kameras mit Global Shutter CMOS-Sensoren in VGA und 1,6 Megapixel Auflösung, die bis zu 520 Bilder/s liefern. Der Sony Pregius IMX273 Sensor bietet mit Pixelgröße von 3,45 µm eine optimale Bildqualität, hohe Geschwindigkeiten und geringes Rauschen. Der Sensor IMX287 verfügt über die doppelte Pixelgröße mit 6,9 µm Kantenlänge.
Das resultiert in einer erhöhten Sättigungskapazität und einem höheren Dynamikbereich bei gleicher Empfindlichkeit und ebenfalls geringem Rauschen. Beide Sensoren verfügen über das Ultra Short Exposure Time Feature, das extrem kurze Belichtungszeiten von bis zu 1 µs ermöglicht. Dies macht sie für Anwendungen mit schnellen Bewegungen geeignet, wie etwa im Printbereich.
Die Empfindlichkeit beider Sensoren ragt in den nahinfraroten Bereich und positioniert sie damit als gute Alternative zu höherpreisigen, dezidierten NIR-Sensoren in Anwendungen, bei denen eine geringe Empfindlichkeit im NIR-Bereich ausreichend ist, wie bei der Elektrolumineszenz-Inspektion oder in Traffic- und Security-Applikationen.
Mit ihren Eigenschaften sind die ACE U Kameras ideal als Upgrade für ältere CCD-Kameras mit geringen Auflösungen. Der CMOS-Sensor IMX287 ist beispielsweise eine gute Alternative für den CCD-Sensor ICX618, denn das ähnliche Pixelformat bei gleicher Auflösung ermöglicht einen reibungslosen Wechsel. Durch seine deutlich besseren Sensoreigenschaften bei ähnlichem Preisniveau bietet der IMX287 Anwendern zusätzliches Optimierungspotential für die gesamte Bildverarbeitungskette.
Vision Sensor löst viele Aufgaben in der Fabrikautomation
Diese ACE U Kameras gibt es mit bewährter GigE- und USB 3.0-Schnittstelle und verfügen über das Feature-Set PGI, der Kombination aus 5 x 5-Debayering, Farb-Anti-Aliasing, Rauschunterdrückung und Bildschärfe-Optimierung. Die GigE-Kameras bieten zusätzlich leistungsstarke GigE Vision 2.0 Features wie PTP. Mit der Pylon Camera Software Suite von Basler lassen sich die Kameras einfach integrieren.
5 Mpx-Hochgeschwindigkeitskamera mit Global-Shutter
31.08.2017 | Die Adimec Norite Kamera (Vertrieb Rauscher) ist eine 5-Megapixel CMOS-Kamera mit Global-Shutter-Technologie im optischen 1”-Format. Entwicklern von Multikamerasystemen wie Seitensichtkameras für 3D-Messtechnik, bieten Norite Kameras eine reduzierte Systemkomplexität mit gesteigertem Durchsatz.
Die Bildrate der Norite Kameras kann mit der höher auflösenden Draufsichtkamera mithalten, sodass eine synchrone Erfassung aller Kameras zur Maximierung des Systemdurchsatzes möglich wird. Durch die Verwendung von programmierbaren Aufnahmebereichen lässt sich die Bildrate weiter steigern.
Das kleine Kameraprofil ermöglicht ein kompaktes Profil des Detektionskopfes und gewährleistet vollständige Mobilität im System. Die flexiblen Kabel und deren geringe Anzahl über die Coax-Press-Schnittstelle verbessern die Beweglichkeit zusätzlich, senken die Kosten für die Verkabelung und mindern die EMV-Risiken.
Norite Industriekameras sind dafür ausgelegt zusammenzuarbeiten. Sie lassen sich problemlos auf Systemebene integrieren und über nur eine Benutzerschnittstelle steuern. Multikamerasysteme, die mit diesen Kameras arbeiten, eliminieren die Einschränkungen von Camera Link- und USB 3.0 Vision-basierten Systemen.
GigE Vision-Kamera mit doppelt hohen Datentransferraten
03.11.2015 | Die GigE Vision-Kamera für die industrielle Bildverarbeitung „Genie Nano“ von Teledyne Dalsa (Vertrieb: Stemmer Imaging) bietet ein Spektrum an Funktionen, die die Leistung steigern, während sie Komplexität und Kosten senken. Das Set an Kamera-Modi kombiniert beispiellose Bildverarbeitung mit Datentransferraten jenseits des GigE-Limits.
Kameras für Life Science, Medizintechnik und Mikroskopie
09.07.2015 | Die „Pulse“ Kameras von Basler (Vertrieb Rauscher) mit Auflösungen von 1,2 bis 5 Megapixel sind mit der neuesten CMOS-Sensortechnologie ausgestattet und bieten Global-Shutter- und Rolling-Shutter-Optionen.
Die USB3 Vision Kamera ist in ein robustes Metallgehäuse eingebettet und wird inklusive Stativ-Adapter sowie einem CS-Mount Gewindeanschluss für Objektive geliefert. Der Anschluss lässt sich einfach in einen C- oder S-Mount umwandeln.
Die Pulse Kamera überzeugt als Leichtgewicht (<60g) und mit kompakten Abmessungen von 38,8 x 28,2 mm. Neben der USB 3.0-Schnittstelle ist die Kamera sehr stabil und beeindruckt mit niedrigem Stromverbrauch von nur 1,3 W. Mit farbtreuer Bildqualität kann erfüllt sie hohe Ansprüche und eignet sich für Applikationen in Medizintechnik, Life Science, Mikroskopie, Laborautomation und Bildverarbeitung.
Flächenkameras mit A-Pix Technologie
19.06.2015 | Die Basler ACE Industriekameras (Vertrieb Rauscher) mit Auflösungen von 3856 x 2764 Pixel und 4608 x 3288 Pixel sind mit der neusten Generation von Aptina CMOS-Sensoren MT9F002 und MT9J003 ausgestattet.
Sie bieten mit diesen sensitiven 1 /2.3“ Sensoren mehr Flexibilität bei der Auswahl der Optik und profitieren von der Aptina A-Pix Technologie, die eine verbesserte Empfindlichkeit trotz kleinerer Pixel garantiert.
Die 10 und 14 Megapixel Kameras gibt es mit USB 3.0 und Gigabit Ethernet Schnittstelle, sie sind vollständig USB3 Vision bzw. GigE Vision Standard-konform, einfach zu konfigurieren und zu integrieren. Die Kameras eignen sich für ein breites Anwendungsspektrum von Bildverarbeitung, Code Reading, Elektronik- und Halbleiterinspektion bis hin zur digitalen Mikroskopie in Industrie und Biomedizin.
Kameras für intelligente Verkehrssysteme
30.03.2015 | Basler (Vertrieb Rauscher) erweitert zweifach sein Kamera Portfolio für intelligente Verkehrssysteme: Die „Dart“-Serie ist eine kostengünstige Kamera, die auf das Wesentliche reduziert und für einfache Verkehrsanwendungen geeignet ist. Für anspruchsvollere Systeme integriert Basler den leistungsstarken Sony „IMX174“ und den „Python 5000“-Sensor von ON Semiconductor in ausgewählten Ace Kameras.
Die Boardlevel-Kameraserie Dart erfüllt die Nachfrage nach einer effizienten Kamera für Verkehrsanwendungen wie der Zufahrtskontrolle oder ANPR Lösungen. Durch die USB3 Vision Standard-Konformität schöpft die Kamera die Vorteile wie sichere Datenübertragung und einfache Integration mit bequemer Plug-and-Play-Funktionalität sowie hohe Bandbreite von bis zu 350 MB/s und die Daten- und Stromversorgung über nur ein Kabel voll aus.
Ausgestattet mit CMOS-Sensoren mit Auflösungen von 1,2 bis 5 MP, liefert die Kamera Bildraten von bis zu 54 Bildern/s. Drei Varianten „S-Mount“, „CS-Mount“ oder die Bareboard-Version ermöglichen die Verwendung einer Vielzahl von Objektiven, u. a. auch von besonders erschwinglichen S-Mount Objektiv-Serien der Marke Evetar und den neuen C-Mount Basler Lenses. Der geringe Platzbedarf von 27 mm², bei einem Gewicht von nur 5 g in der Bareboard-Version und 29 mm² bei 15 g mit S- und CS-Mount ermöglicht eine einfache Integration in jedem Bildverarbeitungssystem.
Für die Bewältigung der Anforderungen von anspruchsvolleren Verkehrsanwendungen werden zwei Ace GigE und zwei USB 3.0 Modelle sowie eine IP-Kamera-Linie mit dem leistungsstarken Sony IMX174 Sensor ausgestattet. Durch die CMOS-Technologie mit Global Shutter und einer Auflösung von 2,3 Megapixel erreicht die Bildqualität Bestnoten hinsichtlich Empfindlichkeit, Dynamikbereich und Rauschverhalten.
Mit dem Python 5000 Sensor wird ein weiterer leistungsstarker Sensor in eine Ace Kameras integriert. Mit einer Auflösung von 5 Megapixel ist dieser High-Speed Global Shutter CMOS-Sensor die erste Wahl für die Beseitigung der Smearing-Effekten, die in der Regel bei CCD-Sensoren insbesondere im Außenbereich von ITS-Anwendungen auftreten.
USB3 Vision standardkonforme Boardlevel-Kamera
23.10.2014 | Die Basler „Dart Boardlevel“-Kameras (Vertrieb Rauscher) gehören zu den wenigen Boardlevel-Kameras, die derzeit USB3 Vision standardkonform sind und eine entsprechend sichere Datenübertragung und einfache Integration in Bildverarbeitungs-Systeme bieten. Mit der USB 3.0-Schnittstelle nutzen Sie die komfortable Plug-and-Play-Funktionalität, erhalten Daten und Strom über ein Kabel und eine hohe Bandbreite bis zu 350 MB/s zur maximalen Ausnutzung der Sensor-Performance.
Alle Dart Kameras gibt es in drei Varianten: mit S-Mount, CS-Mount und als Bareboard. Dank dieses flexiblen Mount-Konzepts können eine Vielzahl an Objektiven genutzt werden. Für S-Mount gibt es sehr günstige Objektive. Die Kombination mit den günstigen Kamerapreisen ermöglicht eine nachhaltige Senkung der Systemkosten.
Die Kameras lassen sich aufgrund ihrer geringen Größe und Gewicht sehr einfach in Anwendung integrieren. Sie sind vielseitig einsetzbar und eignen sich für zahlreiche klassische industrielle Applikationen, aber auch für nicht-industrielle Bereiche wie die Mikroskopie oder verschiedenste Anwendungen im Verkehrsbereich.
Die Kamera bietet technische Merkmale wie 1,2 bis 5 Megapixel Auflösung mit Aptina CMOS-Sensoren, monochrom und color mit bis zu 54 Bilder/s, niedrige Leistungsaufnahme und geringe Hitzeentwicklung sowie einfache Integration dank USB3 Vision.
Was ist Coaxpress?
Coaxpress (CXP) ist ein Standard der industriellen Bildverarbeitungsbranche. Mittels dieser Datenschnittstelle sollen große Datenmengen über weite Entfernungen mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit übertragen werden. Der Standard wurde erstmals auf der Vision 2008 vorgestellt.
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Allied Vision, Basler, Rauscher, Stemmer Imaging, Vieworks.
Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.