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Zeilenkameras - das endlose Bild

Für fortlaufende Werkstücke wie Stoffe oder die Inspektion von Rollen, bieten Zeilenkameras die passende Alternative. Ihnen reicht ein schmaler Streifen des Objektes, um ein Bild des Ganzen zu erzeugen. So helfen Zeilenkameras Raum zu sparen. Auch verringert sich der Aufwand für das Licht. Denn nur ein schmaler Ausschnitt muss für die Aufnahme beleuchtet werden.

Hauchdünne Streifen
verbinden sich
zu einem Bild

Die einzelnen, dünnen Ausschnitte werden vom PC zusammengesetzt. Das entstehende Bild ist endlos - wie Ihr Werkstück. Zeilenkameras bieten dabei höchste Auflösungen für Druck- Web- oder rotierende Inspektionen. Bis zu 16 Tausend Pixel stehen hier für die vertikale Auflösung zur Verfügung.

Wissenswertes zur Technik der Zeilenkameras

Historie der Zeilenkameras

Einzeilige Sensoren zur Erkennung von Hell und Dunkel kamen erstmals mit der Einführung von Faxgeräten auf den Markt. Nach ähnlichem Prinzip verfahren noch heute die meisten gängigen Dokumentenscanner. Bei ihnen wird die Sensorleiste meist unter dem Objekt vorbeigeführt. Mit stetig kleiner werdenden Sensoren und der steigenden Auflösung, wanderten die Sensoren weiter vom Objekt weg. Zeilenkameras sind heute in gängigen Kamera-Gehäusen zu finden und können mit standardisierten Objektiven betrieben werden.

Optiken für Zeilenkameras

Zeilenkameras benötigen im Gegensatz zu aufliegenden Dokumentenscannern Optiken. Diese sind bis auf weiteres baugleich mit den Objektiven, wie sie für Flächenkameras verwendet werden.

Auslesen und Grabben

Mit lediglich einer Zeile auf dem Chip, gestaltet sich das reine Auslesen einer Zeilenkamera einfacher als das einer Flächenkamera. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Technik zum detektieren des Lichts CCD oder CMOS ist. 

Die Rekonstruktion der Zeilen zu einem Endlosbild erfolgt stets am Computer. Framegrabber von EURESYS, die speziell auf unsere Zeilenkameras von NeOpt angepasst sind, finden Sie unter Komponenten.

Zeilenkameras brauchen Taktgefühl

Der ausschlaggebende Punkt bei der Verwendung von Zeilenkameras ist die Rekonstruktion der Endlos-Bilder. Viele hauchdünne Zeilen werden mit hoher Zeilenfrequenz zu einem Bild zusammengefügt. Dabei ist es wichtig, dass die Zeilen synchron zum vorbeilaufenden Objekt aufgenommen werden. Aus diesem Grund wird oft ein Taktgeber für die Kamera am Band integriert. Dieser versorgt die Kamera mit dem an die Geschwindigkeit des Objekts angepassten Triggersignal. So kann die Zeilenfrequenz an das reale Bild angepasst werden.

Mehr-Zeilen-Zeilenkameras

Eine höhere Anforderung an die Synchronität stellen Zeilenkameras mit zwei oder mehr Zeilen. Sie können die maximal mögliche Geschwindigkeit der vorbeilaufenden Objekte erhöhen oder im HDR-Modus die Dynamik des Bildes verbessern.

Farbzeilenkameras

Wie bei Flächenkameras gibt es unter den Kameras mit nur einer Zeile monochrome als auch farbige Sensoren. Die Filter für Rot, Grün und Blau liegen als Bayer Pattern auf den Pixeln oder verteilen sich auf Zeilen, denen jeweils eine Farbe zugeordnet ist und die sich jeweils gesamt hinter einem Filter befindet. Das resultierende Bild wird roh als monochrome Information übertragen und später auf dem Grabber zu einem farbigen Bild gewandelt.

Alternativ dazu bietet NEopt auch die Möglichkeit, ihre Zweizeilenkameras auf lediglich auf zwei Farben auszurichten. Rot und Blau stellen in diesem Fall weniger zwei Farben als viel mehr zwei Arbeitsbereiche der Kamera da. Mit rotem bzw. blauem Licht wird es so möglich ein Objekt mit zwei voneinander getrennten Beleuchtungen separat aufzunehmen. Die Blau Zeile sieht nur die blaue Beleuchtung und umgekehrt. So können Auf- und Durchlicht oder zwei Schattenwürfe aus unterschiedlichen Richtungen realisiert werden.

Die Datenraten und Auflösung bei Zeilenkameras

Datenraten von Zeilenkameras werden wie bei Flächenkameras in der industriellen Bildverarbeitung meist durch die Schnittstelle begrenzt. Zum Beispiel GigE Vision oder Camera Link. Sie errechnet sich durch die vertikale Auflösung der Zeile (Pixel der Zeile) und der Anzahl der Zeilen pro Sekunde, angegeben in kHz / Zeile pro Sekunde. 

Beispiel NCAM2-BLS mit Cameralink: 8K Pixel, 70 kHz

Sie liefert 70.000 Zeilen mit 8.000 Pixel pro Sekunde. Bei einer Bandgeschwindigkeit von 100 km/h und einer Breite des Objekts von einem Meter entspräche dies einem möglichen Auflösungsvermögen von 0,125 mm pro Pixel in der Breite und 0,514 mm pro Zeile in der „Höhe“.

100 km/h / 70.000 Zeilen/s = 36 m/s / 70.000 Zeilen/s = 0,514 mm/s

1 m / 8.000 Px = 0,125 mm / Px