Künftig will die IDS Imaging Development Systems GmbH, Obersulm, neben Industriekameras mit dem eigenen Treiberpaket Software Suite auch baugleiche Modelle mit der Schnittstelle USB3 Vision anbieten. Ein Wechsel vom USB3-Vision-Standard, kurz U3V,  zur hauseigenen Software Suite und umgekehrt soll smart  &  easy funktionieren. 

usb-3.0-schnittstelle und Treiberpaket für Industriekameras 

Bildverarbeitung, Machine Vision

Kameras

Wie Sie die Leistung von Sensoren optimal nutzen 

Etwa 3000 Industriekameras pro Woche fertigt IDS Imaging Development Systems im schwäbischen Obersulm. Die QZ hat die Entstehung von den philosophischen Grundlagen über die Produktentwicklung bis zur Qualitätssicherung in der Fertigung vor Ort erkundet. Dabei wird deutlich, wie der Kamerahersteller Consumer-Produkte industrietauglich macht. 

Wie Aus Consumer-produkten industrietaugliche Kameras werden 

Konsequent  verfolgte Idee 

Versagt ein Reifen schon beim Aufpumpen oder im Betrieb, kann das fatale Folgen haben. Reifenprüfgeräte erkennen daher mit modernster Bildverarbeitung Fehler im Mikrometerbereich. Die Prüfergebnisse lassen sich einfach klassifizieren und rückverfolgen.  

Bildverarbeitungssystem hilft bei der Reifenprüfung 

Damit Räder sicher rollen 

Ein Automatisierungsexperte hat eine vollautomatische End-of-Line-Prüfanlage für die 100-Prozent-Prüfung von PKW-Türverkleidungen entwickelt. Damit lassen sich mithilfe verschiedener Machine-Vision-Kameras alle vier Türverkleidungen auf einer Anlage prüfen. 

PKW-Türverkleidungen  auf einer Anlage prüfen 

Immer mehr Produktionslinien werden mit aktueller Kameratechnik ausgestattet. Denn durch softwaregestützte Auswertung von Kamerabildern können Unregelmäßigkeiten in Produktionsprozessen frühzeitig erkannt werden. Diese Fehlerprävention leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Qualitätssicherung.  

Berührungslose Qualitätssicherung mit Kameratechnik  

Der Null-Fehler-Produktion einen Schritt näher kommen 

Matrix Vision stattet die USB3- und GigE-Vision-Industriekameras mit Global-Shutter-Pregius-Flächensensoren von Sony mit einem neuen BlockScan-Modus aus. 

Zusatz-Feature in USB3 und GigE Vision Industriekameras ermöglicht die Realisierung von Zeilenanwendungen über Standard-Schnittstellen 

mvBlockScan: Zeilenanwendungen mit Flächensensoren 

Zum Launch des neuen Olympus LEXT OLS5100 Laser-Scanning-Mikroskops wurde dieses englische Whitepaper entwickelt.

Beleuchtungssysteme für die Bildverarbeitung

Fertigungsautomation

Bildverarbeitung

Rauheitsmessgeräte

Messtechnik

Form- / Oberflächenmesstechnik

Mikrosensoren

Sensoren / Messwertaufnehmer

Mikroskope mit digitaler Bildverarbeitung

Optische Mess- und Prüftechnik

Optische 3D-Messsysteme

Bildverarbeitungssysteme

Oberflächeninspektion

Mikroskope

Endoskope

Dickenmessgeräte

Geometrische Messtechnik

Kostenfreies Whitepaper „Introduction to Surface Roughness Measurement”

Das Präzisionsmikrometer optoCONTROL 2520–95 ist für statische und dynamische Messaufgaben mit großem Messbereich konzipiert. Es erfasst geometrische Größen wie Durchmesser, Spalt, Höhe und Position. Das Präzisionsmikrometer verbindet hohe Linearität mit hoher Messgeschwindigkeit. Eingesetzt wird es für Anwendungen in nahezu allen industriellen Branchen.

Längenmesssysteme

Farbmessgeräte

Temperatursensoren

Kapazitive Sensoren

Rundlaufprüfgeräte, Rundheit

Beschleunigungssensoren

Profilmessgeräte

Farbsensor

Magnetsensoren

Lasersensoren

Infrarotkameras

Wirbelstromsensoren

Induktive Sensoren

Konturmessgeräte

Potentiometer

Oberflächenmessgeräte

2D/3D-Messtechnik

Interferometer

Laserscanner zum Messen

Thermografiegeräte

Werkstoffprüfung

Thermographie

Messung von Umgebung (Klima)

Laserlichtschranken

Sensoren,  optische

Zahnradmessgeräte

Neigungswinkelgeber

Laser-Interferometer

Lasermesstechnik

Messgeräte für Länge, Weg, Abstand

Längenmesssensoren

Inline-Messtechnik

Ebenheitsmessgeräte

Präzisionsmikrometer für große Messbereiche

Die kamerabasierte Überwachung eines additiven, metallbasierten Bauprozesses in Echtzeit ist jetzt mit einem Tool möglich. Damit sollen sich die Kosten für die nachgelagerte, zerstörungsfreie Prüfung im Computertomografen reduzieren lassen, weil potenziell fehlerhafte Teile vorher aussortiert werden. 

Tool überwacht additiven Bauprozess  

Additive Fertigung

Die von Rauscher, Olching, vertriebene e2v-ELiiXA+-8K-Zeilenkamera basiert auf der Multi-Line-CMOS-Technologie. Sie bietet laut Unternehmen den Vorteil einer höheren Empfindlichkeit und einfachen Integration. Dank der 5 -µm-Pixel ist die Zeilenkamera sehr kompakt. F-Mount-Objektive können bis zu einer Auflösung von 8K verwendet werden. Die Kamera unterstützt Binning auf Sensorebene und lässt sich so bei 10  x  10  µm Pixelgröße mit 4K- bzw. bei 20  x  20  µm Pixelgröße mit 2K-Auflösung betreiben. Sie steht für zahlreiche Anwendungen in der industriellen Bildverarbeitung zur Verfügung, beispielsweise für Oberflächeninspektion, Bahnwaren- und Druckbildkontrolle sowie Prüfung von Leiterplatten und Solarzellen. 

Drei Auflösungen möglich  

e2v ELiiXA+ 8k-Zeilenkamera  

Eher leise bewegt sich die Lichtfeldtechnologie seit 2010 aus der Forschung in die Qualitätssicherung. In 3D-Anwendungen überzeugt sie mit Schnelligkeit der Bildaufnahme, im 2D-Einsatz überwindet sie die Einschränkungen herkömmlicher Kameratechnik durch begrenzte Tiefenschärfe. Erste Inspektionssysteme werden beschrieben und Einsatzfelder aufgezeigt. 

Optische Inspektion mit Lichtfeldkameras 

Tiefe im Bild 

Mit der VCSBC quadro stellt Vision Components, Ettlingen, eine Platinenkamera vor, die auf Basis des Modells VC360 entwickelt wurde. Sie eignet sich für sicherheitstechnische Applikationen, bei denen eine hohe Auflösung in der X- oder Y-Achse gefragt ist. Mithilfe von vier Sensorköpfen können 360°-Panoramabilder erzeugt werden. Dem Anwender stehen Anschlussmöglichkeiten für einen, zwei oder vier Sensorköpfe zur Verfügung, wodurch sich eine kosteneffiziente Plattform für verschiedene Multisensorlösungen ergeben soll. Überlappende Bildbereiche der benachbarten Sensoren werden nach Herstellerangaben von der Kamera dabei komplett angeglichen. Sie setzt die Einzelbilder mit jeweils 752 x 480 Pixeln (Wide VGA) zu einer Komplettaufnahme mit einer Auflösung von 3008 x 480  Pixeln zusammen. Die synchrone Bildaufnahme aller angeschlossenen Sensoren ist hardwareseitig gewährleistet, d. h., die einzelnen Bilder werden mit nur einem Triggersignal zum gleichen Zeitpunkt aufgenommen. Somit soll sich die Kamera auch für den Einsatz als Low-Cost-Stereokamera eignen. Sie verfügt über 32 MB Flash und 128 MB DDRAM zur Programm- und Bildspeicherung. Ihr integrierter Prozessor erreicht eine Rechenleistung von 5600 MIPS. Zur Einbindung in Automatisierungsumgebungen dienen eine Ethernet-Schnittstelle sowie eine optionale RS232-Schnittstelle. 

360-Grad-Panoramabilder für mehr Sicherheit 

Platinenkamera VCSBC quadro  

Rauscher, Olching, vertreibt ELiiXA+-Color-Zeilenkameras mit Auflösungen von 8192 und 16 384 Pixeln pro Zeile, die vom amerikanischen Hersteller e2v für Hochgeschwindigkeiten bis zu 95 000 Zeilen pro Sekunde entwickelt wurden. Bei voller Belichtungssteuerung kann laut Hersteller die CMOS-Pixel-Architektur, die das beste SRV jedes einzelnen Pixels mit der Multi-Line-Architektur verbindet, die Empfindlichkeit noch steigern. 

Schnell und hochauflösend 

Hochgeschwindigkeitskameras

Rauscher vertreibt e2v Eliixa+ Color-Zeilenkameras 

Seit März sind die ersten PoE-Industriekameras der GigE-uEye-RE-Serie mit Stromversorgung via Ethernet-Kabel von IDS Imaging, Obersulm, erhältlich. Der Hersteller bietet Varianten mit CMOS- oder CCD-Sensoren und mit Auflösungen von WVGA bis 10 Megapixel an – alle „powered over Ethernet“. Die Kameras sind mit verschraubbaren, staubdichten und spritzwassergeschützten M12-Rundsteckverbindern sowie  mit optisch entkoppelten digitalen Ein- und Ausgängen ausgestattet und damit für harte Industrieeinsätze ausgelegt. Mit den optionalen Objektivtuben und Abdeckkappen werden die Schutzklassen IP65 und IP67 erreicht. Die beiden General-Purpose-I/Os der Kameras empfehlen sich für Anwendungen in Gießereien, in der Automobilproduktion oder in der Automatisierungstechnik. 

Robust und kompakt 

Industriekameras powered over Ethernet der GigE uEye RE Serie 

Matrix Vision, Oppenweiler, hat das Sensor-Portfolio der Dual-­GigE mvBlueCougar-XD um drei neue EXview-HAD-II-CCD-Sensoren aus dem Hause Sony erweitert. Den Anfang macht das Modell XD124a mit dem 2/3“-Sensor ICX  674.  Der Sensor verspricht mit 2,8 Megapixeln und 60 Bildern pro Sekunde in der Full-HD-Auflösung hohe Geschwindigkeit und hohe Bildqualität. Das Modell XD126 ist mit dem EXview-HAD-II-Sensor ICX  694 ausgestattet. Der 1“-Standard bietet bei einer Auflösung von 6,1 Megapixeln eine Bildrate von über 25 Bildern pro Sekunde bei geringem Smear. Der 1“-Sensor ICX 814 soll mit einer Auflösung von 9,3 Megapixeln im Modell XD129 bei voller AOI 18 Bilder pro Sekunde erreichen. Die Kameras verfügen über zwei Gigabit-Ethernet-Schnittstellen für Applikationen mit hoher Auflösung bei gleichzeitig hohen Frameraten. Die Kameras sind laut Hersteller Lösungen mit einem großen Bildspeicher von 256  MByte (zusätzlich 64  MByte Resend-Buffer), 14  bit ADC-Auflösung (CCD) und smarten digitalen Ein- und Ausgängen. Neben den CCD-Sensoren ist die Kamerafamilie mit den Sensoren CMV300 (648 x 488), CMV2000 (2048  x  1088) und CMV4000 (2048  x 2048) von CMOSIS erhältlich. Die Kamerafamilie soll kompatibel zu den Standards GenICam und GigE Vision 2.0 sein. Treiber gibt es sowohl für Linux als auch für Windows. Ferner unterstützt die Kamera laut Hersteller alle Bildverarbeitungsbibliotheken von Drittanbietern, welche kompatibel zu GigE Vision 2.0 sind. 
Matrix Vision GmbH www.matrix-vision.de 

Großer Bildspeicher 

Dual-GigE Kamera mvBlueCougar-XD 

High-Speed-Imaging in der additiven Fertigung

Eine optimierte Prozessüberwachung und -Kontrolle an der Stelle des Aufschmelzens kann beim 3D-Metalldruck die Qualität des Prozesses und des Produktes verbessern. Aus diesem Grunde widmen Wissenschaftler am Lehrstuhl für Photonische Technologien der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg ihre Aufmerksamkeit diesen Vorgängen, die in schneller Folge auf kleinstem Raum ablaufenden.

Die Herstellung eines Werkstücks durch Additive Fertigung, zum Beispiel durch industriellen 3D-Druck, erlaubt völlig neue Produktdesigns. In einem einzigen Arbeitsgang entstehen mit hoher Geometriefreiheit Strukturen, die sonst aus mehreren Einzelwerkstücken zusammengefügt werden müssten. Oft sind es komplexe Strukturen mit geringem Gewicht und hoher Festigkeit, wie sie zunehmend von der Luft- und Raumfahrtindustrie, der Medizintechnik oder im Rennsport benötigt werden.

Für den 3D-Druckprozess wird ein Bauteil mittels CAD am Computer generiert und für den Druck optimiert. Anhand der erzeugten Druckdaten wird dann das Teil im Bauraum des Druckers schichtweise durch Laserschmelzen aus einem pulverförmigen Werkstoff aufgebaut (Bild 1). Das Pulver wird dafür in dünnen Schichten aufgebracht, die mit einer Art Rakel auf die eingestellte Schichtdicke zwischen 10 bis ca. 100 Mikrometern glatt gezogen werden. Nach dem Druck wird das Bauteil gereinigt, von der Bauplattform getrennt und gegebenenfalls nachbearbeitet.

Als pulverförmige Druckmedien dienen meist Metalle oder Metalllegierungen, vom Edelstahl über Aluminium und Titan bis hin zu Edelmetallen wie Gold. Sie bestimmen die Eigenschaften des Produktes und sind eine kostenintensive Komponente des Fertigungsverfahren.

Für das ortsgenaue Aufschmelzen des Pulvers werden industrieübliche CW-Laser (Continuous-Wave-Laser) verwendet. Ihr Laserstrahl wird über leistungsstarke Galvanometer-Scanner kontrolliert. Die Art und Qualität der Belichtung durch den Laserstrahl und das dadurch induzierte Aufschmelzen des Pulvers haben großen Einfluss auf die Eigenschaften des Werkstücks, etwa auf dessen Dichte und Oberflächenbeschaffenheit.

Die Steuerungsparameter des Lasers wirken sich auch auf die Aufbaugeschwindigkeit während des 3D-Drucks aus. Eine optimierte Prozessüberwachung und -Kontrolle an der Stelle des Aufschmelzens kann somit die Qualität des Prozesses und des Produktes positiv beeinflussen.

Aus diesem Grunde widmen Wissenschaftler wie Tobias Kolb am Lehrstuhl für Photonische Technologien der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, ihre Aufmerksamkeit diesen Vorgängen, die in schneller Folge auf kleinstem Raum ablaufen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens untersuchen sie mittels koaxialer Prozessüberwachung die thermische Strahlung, die beim Aufschmelzen des Pulvers entsteht.

Was einfach klingt, ist in der Realität ein aufwendiges Unterfangen, denn neben der Komplexität ist auch der instrumentelle Einsatz im Labor erheblich. Dort zeichnen koaxial integrierte Hochgeschwindigkeitskameras unter Nutzung der Laseroptik die thermische Strahlung auf, die während des Aufschmelzens des Pulvers emittiert wird. So erhalten die Forscher eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung und können Rückschlüsse auf Prozessschwankungen, Oberflächenrauheit im Prozess oder im Pulverbett liegende Spritzer ziehen.

Für die Untersuchungen werden CMOS-Kameras des Typs EoSens CL von Mikrotron, Unterschleißheim, verwendet. Mit ihrer Hilfe lassen sich Informationen über die Größe und Form des Schmelzbades und über die Intensitätsverteilung der thermischen Strahlung gewinnen. Im optischen System befindet sich ferner ein dichroitischer Spiegel, der die thermische Strahlung im Wellenlängenbereich von 700 bis 950 Nanometer zum Kamerasensor transmittiert.

Da der Prozess mit Scan-Geschwindigkeiten von mindestens 500 mm/sec bis über 1000 mm/sec abläuft, muss mit einer Aufnahmefrequenz von mehr als 10 kHz gearbeitet werden. Nur so ist die erforderliche hohe räumliche Auflösung zu erreichen.

Um eine Auflösung zu erhalten, die in der Größenordnung des Schmelzbades von etwa 100 Mikrometern liegt, wird eine Aufnahmefrequenz von 1015 kHz benötigt. Die Forscher fokussieren das Schmelzbad mit einer Makrooptik und beobachten den Prozess mit einem auf 100 x 100 Pixeln reduzierten Aufnahmebereich des Sensors, um diese hohe Aufnahmefrequenz zu erreichen.

Es entsteht ein enormes Datenvolumen mit Informationen über das Schmelzbad, das innerhalb von kürzester Zeit verarbeitet werden muss. Daher werden die vom Bildsensor gelieferten Signale mittels FPGA-Chips vorausgewertet. Aus jedem Kamerabild wird ein Vektor erzeugt, der Eigenschaften des Bildes beschreibt. Diese Informationen werden anhand der Daten des Scanner-Systems einer genauen räumlichen Position zugeordnet und daraus Schicht für Schicht Abbilder der thermischen Strahlung erzeugt. Diese Bilder werden dann analysiert.

Die Forscher arbeiten an der Weiterentwicklung von Bildverarbeitungssoftware, um diese Daten auszuwerten. Ziel für die Zukunft ist ein geregelter Prozess, mit dem sich während des Drucks Fehlstellen erkennen lassen, die dann in den folgenden Schichten durch Laser-Polieren oder andere Methoden ausgeglichen werden können.

Mit Hochgeschwindigkeitskameras will die Mikrotron die optimierte Prozessanalyse in Produktionsverfahren wie dem Selective Laser Melting (SLM) unterstützen, ferner dem Direct Metal Laser Sintering (DMLS) oder dem Selective Laser Sintering (SLS). Auch weitere Laseranwendungen, wie etwa das Laser-Schweißen oder das Löten und Bohren mit Lasern, würden sich nach Angaben des Unternehmens durch die schnelle Prozessanalyse in vergleichbarer Weise verbessern lassen.

In den schnellen und weiter verfeinerten Produktionsverfahren werden noch schnellere Hochgeschwindigkeitskameras, wie beispielsweise die neue EoSens 1.1 CXP oder die EoSens 1.1 CXP2 die Prozessüberwachung und Prozessregelung unterstützen. Beide Kameras verfügen werden über eine Auflösung von 1,1 Megapixeln und eine Empfindlichkeit von 20 V/lux*s bei einer Lichtwellenlänge von 550 nm verfügen.

Bei reduziertem ROI erreicht die EoSens 1.1 CXP eine Bildrate von bis zu 80 000 fps. Die EoSens 1.1 CXP2, die mit einer CoaXPress V2.0 Schnittstelle ausgestattet ist, liefert bei reduziertem ROI sogar Bildfrequenzen bis 224 600 fps.W

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Mikrotron GmbH  

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Ausgabenartikel

Leistung, Fokussierung und Geschwindigkeit des Laserstrahls beeinflussen die Qualität des Werkstücks.