Hochgeschwindigkeits-Zeilenkamera mit 600 kHz - xposure

Das AIT Austrian Institute of Technology aus Wien (Österreich) stellt mit »xposure« eine Zeilenkamera vor, die speziell für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen in der industriellen Qualitätskontrolle entwickelt wurde. Dem Trend der Automatisierungstechnik nach immer schnelleren Kameras und der simultanen Erfassung einer immer größeren Anzahl von Oberflächeneigenschaften wird damit Rechnung getragen. Die Sensor-Architektur besteht aus insgesamt 60 individuell auslesbaren Zeilen mit jeweils 2016 Pixeln pro Zeile. Bei einzeiliger Auslesung erreicht die Kamera eine Geschwindigkeit von 600.000 monochromen Zeilen pro Sekunde, während Farbbilder mit einer Geschwindigkeit von 200.000 Zeilen pro Sekunde aufgenommen werden können. Dies ermöglicht beispielsweise Aufnahmen mit einer Auflösung von 0,018 mm bei einer Transportgeschwindigkeit von 10 m/s. Die Kamera lässt sich für die verschiedensten Anwendungsbereiche nutzen, z. B. im Bereich der Verkehrstechnik zur automatisierten Oberflächeninspektion von Schienen während der Fahrt oder im Bereich der industriellen Inspektion bei der Inline-Prüfung von glänzenden und transparenten Objekten.

© Foto AIT Austrian Institute of Technology

Hochgeschwindigkeits-Zeilenkamera mit 600 kHz

Die Kamera kann neue Hochgeschwindigkeits-Anwendungen erschließen, da bei gleichbleibender Produktionsgeschwindigkeit eine höhere optische Auflösung erreicht und damit eine genauere Prüfung ermöglicht wird. Die Kamera hat einen hohen Dynamikbereich (> 53 dB) und ein gutes Signal-Rauschverhältnis (> 40 dB). Ein on-board FPGA ermöglicht eine individuelle Datenvorverarbeitung bereits in der Kamera. Zur Dateiübertragung verfügt das System über eine 40 GigE-Vision-Schnittstelle.

Die spezielle Architektur der Kamera erlaubt die flexible Adressierung einzelner Zeilen und ermöglicht damit neue »Single-Sensor Multi-Line-Scan Anwendungen«. Das bedeutet, dass mit nur einer Kamera gleichzeitig Textur und 3D-Informationen erfasst werden können. Durch Verwendung mehrerer, nicht nebeneinander liegender Zeilen können mit nur einer Kamera sowohl Stereo- als auch Lichtfelddaten generiert werden.

Mit dieser Technologie ist es z. B. möglich, die Echtheit und Qualität von Hologrammen automatisiert zu prüfen. In Kombination mit »Computational Imaging Methoden« kann der Einsatzbereich zusätzlich erweitert werden. So kann der Mehrzeilensensor zur Messung von Materialeigenschaften genutzt oder zur Inline-Prüfung von glänzenden und transparenten Objekten, wie z. B. Wafern oder bestückten Leiterplatten, auf Kratzer oder Risse eingesetzt werden. Im Bereich der Verkehrstechnik können mit der Kamera z. B. Schienenoberflächen bei ICE-Geschwindigkeiten von über 300 km/h mit einer Auflösung von 0,15 mm kontrolliert werden. Dadurch besteht das Potenzial, auch sehr kleine Defekte bei hohen Prüfgeschwindigkeiten zu erkennen und so die Beeinträchtigungen des regulären Bahnbetriebs durch die Messfahrten zu minimieren.

Im Bereich der Medizin kann die Kamera z. B. in der Augenheilkunde in OCT-Geräten (Optical Coherence Tomographie) eingesetzt werden. Für diese Geräte werden extrem schnelle Zeilenkameras benötigt, um den Verwaschungseffekt, der durch die natürliche Bewegung des menschlichen Auges entsteht, zu verringern. Je schneller die Kamera, umso detailreicher die Aufnahmen und umso besser die Diagnose.

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Überblick verschiedener Messgeschwindigkeiten unterschiedlicher Anwendungsbereiche