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3D Time of Flight-Kameras

3D-Stereokameras, Hochgeschwindigkeitskameras, Höchstauflösende Kameras, Kamerasysteme für Röntgenanwendungen

Time of Flight (TOF)-Kameras nutzen eine dem Radar ähnliche Technik und werden immer häufiger verwendet.

Die integrierte Beleuchtung sendet Infrarot-Impulse aus, und der Sensor misst die Zeit, die für die Rückreflektion des Lichts benötigt wird. Die meisten TOF-Kameras haben Auflösungen unter VGA, es gibt jedoch bereits erste Produkte mit Megapixelauflösung. Auch die Z-Auflösung ist relativ gering mit einer Wiederholgenauigkeit im Zentimeterbereich. Daher werden diese Kameras häufig für 3D-Objekterkennung, jedoch nicht für genaue Messungen eingesetzt. Ein wachsendes Einsatzgebiet ist das automatische Be- und Entladen von Boxen auf Paletten durch einen Roboter. Eine ähnliche Technik wird in der Spieleindustrie bei Microsoft Kinect eingesetzt.

3D-Stereokameras

Stereo 3D-Bildverarbeitung gibt es schon seit vielen Jahren, sie wird jedoch in den letzten Jahren immer häufiger für Roboter- und Kommissionier-Anwendungen eingesetzt. Die Stereobildverarbeitung nutzt das gleiche Prinzip wie das menschliche Auge, nämlich den räumlichen Versatz. Da nur zwei Kameras erforderlich sind, verlässt sich die Stereobildverarbeitung auf die Erfassung identischer Merkmale durch beide Kameras.

Da ein Objekt jedoch nicht immer spezielle Merkmale aufweist, wird oft eine Zufallsmusterprojektion verwendet. Die Verzerrung und der Versatz des Musters zwischen den beiden Kameras ermöglichen eine kostengünstige Lösung mit einer Genauigkeit, die zwischen Streifenprojektion und TOF liegt. Wie bei der Streifenprojektion mit einem Zufallsmuster kann eine einzige Kamera verwendet werden, um Kosten zu reduzieren, jedoch einhergehend mit reduzierter Genauigkeit.

Hochgeschwindigkeitskameras

Neben den zuvor beschriebenen Techniken zur Erhöhung der Aufnahmegeschwindigkeit wie Binning, ROI und Partial Scan gibt es auch Kameras, die eine Hochgeschwindigkeitsbilderfassung unter Beibehaltung der Auflösung ermöglichen. Diese Kameras nutzen in der Regel Highend-CMOS-Sensoren und können mehr als 1.000 Bilder/s in Megapixelauflösungen erfassen. Aufgrund der aufgenommenen Datenmenge und der begrenzten Bandbreite vieler digitaler Schnittstellen werden die Daten häufig im lokalen Speicher abgelegt und die Bilder können dann mit geringerer Geschwindigkeit zur nachfolgenden Analyse übertragen werden. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit bleibt wenig Zeit für die Lichtaufnahme im Sensor, daher ist in diesem Fall eine besonders leistungsstarke Beleuchtung erforderlich.

Hochgeschwindigkeitskameras werden oft in Anwendungen eingesetzt, bei denen ein minimaler Fehler in einer Produktionslinie große Mengen an Ausschuss erzeugen kann. Obwohl sie im Vergleich zu Standardkameras sehr teuer sind, machen sie sich oft schon nach einem einzigen Systemausfall bezahlt.

Höchstauflösende Kameras

Höchstauflösende Kameras werden in industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen eingesetzt. Inzwischen stehen Flächenkameras mit bis zu 57 Megapixel Flächenauflösung und Zeilenkameras mit bis zu 16K Zeilenauflösung zur Verfügung. Wenn noch höhere Auflösungen gefordert sind, können Pixel-Shift-Sensoren eingesetzt werden. Durch Verschieben des Sensors um 1/4 oder 1/8 Pixel gegenüber dem folgenden Bild können Auflösungen von bis zu 260 Millionen Pixel erreicht werden.

Kamerasysteme für Röntgenanwendungen

Kameratechnologie kann auch in Röntgensystemen eingesetzt werden, indem eine Kamera auf einen Phosphor-Schirm gerichtet wird, um die Röntgenstrahlen in Photonen umzuwandeln. Der Phosphor wird entweder in einer Glasfaserschicht oder auf eine Scintillatorplatte aufgebracht und über einen Bildverstärker oder ein Linsensystem auf den Sensor abgebildet.