Kamerabilder verarbeiten Anforderungen auf den Punkt berechnen

Kamerabilder verarbeiten
Anforderungen auf den Punkt berechnen

Kamerabilder aus Industrie und industrienahen Anwendungen mit einem embedded PC zu verarbeiten – das lässt sich nicht nebenbei umsetzen. Es gilt, die richtige Schnittstelle zu wählen, das zeitgerechte Triggern der Bildaufnahme oder die Echtzeitreaktion von IOs zu berücksichtigen. Schnell sind hier die Rechenkapazitäten auch aktueller Hochleistungsprozessoren ausgeschöpft. Eine weitere Herausforderung betrifft die Beleuchtung, die stromgeregelt exakt blitzen muss. Die Anforderungen an auf die Bildverarbeitung spezialisierte embedded PCs sind präzise zu berechnen. Unterstützung bietet hierbei das Branchen-Know-how der Hersteller.
Eine typische industrielle PC-basierte Bildverarbeitungsanwendung benötigt – ergänzend zu Kameras und Rechner – verschiedene Peripheriekomponenten. Diese werden gebraucht, um die – in der Regel geblitzte – LED-Beleuchtung, digitale IOs oder die Maschine selbst anzusteuern. Es gilt, eine Reihe von Boxen, PC-Einsteckkarten usw. zu verbinden. Doch meist lässt sich dies nicht auf Anhieb in Betrieb nehmen: Gilt es Kabel, Treiber und Timing anzusteuern, müssen sich Anwender bereits hier mit Themen wie Systemanforderung, Betriebssystem und Treiber auseinandersetzen. Die Imago Technologies GmbH, Anbieter für embedded Vision, hat dieses Thema aufgegriffen und eine Familie von embedded PCs entwickelt, die den Aufbau von Bildverarbeitungssystemen vereinfacht. Denn Anwender erhalten oftmals nicht die gewünschten Aufnahmen, wenn sie lediglich die Kamera anschließen. So bewegen sich Produkte in der Regel auf einem Fließband oder in einer Maschine zu schnell für die Belichtungszeit der Kameras. In Folge entstehen verwischte Fotos. Fotografen greifen dann zu kurzen Belichtungszeiten und installieren einen Blitz. Aktuell übernehmen diese Aufgabe LED-Beleuchtungen. Per Dauerstrom erzeugen diese zwar nicht genügend Licht, doch bei kurzen Ein- und langen Ausschaltphasen verträgt die LED mehr Strom und wird über den höheren Strom heller. Zum Blitzen müssen Kameraparameter mit der LED-Beleuchtung harmonieren: Die Bildauslösung muss parallel zum LED-Blitz erfolgen. Hier bietet sich an, Trigger und LED-Beleuchtung an einen Rechner anzuschließen und die Parameter einheitlich per Software zu verwalten. Der embedded PC VisionBox AGE-X bietet beispielsweise diese Funktionalität: GigE-Kameras werden an den Rechner angeschlossen, ein integrierter Blitzkontroller versorgt bis zu zwei – demnächst vier – LED-Beleuchtungen mit den passenden Stromstärken. Der Trigger der Kamera wird zeitgerecht geliefert. Ergänzend stellt der Rechner die Kameraversorgungsspannung zur Verfügung. Hierbei sind die Rechner nicht auf bestimmte GigE-Kameramodelle beschränkt, Anwender können einfach das Software Development Kit (SDK) des Kameraherstellers nutzen.

Unendlich lange Bilder von Zeilenkameras

Für das Aufnehmen von Objekten auf einem Fließband, bietet sich an, statt auf die weit verbreiteten Flächenkameras auf Zeilenkameras zurückzugreifen. Diese Kamera funktioniert ähnlich wie ein Scanner: Er nimmt mit hoher Geschwindigkeit Bildzeile für Bildzeile auf, Anwender erhalten damit ein unendlich langes Bild. Zeilenkameras eignen sich für Bahnware wie Papier, Stoffe, Stahl oder Aluminium, aber nicht nur dafür: Sind Produkte wie auf einem Fließband mehr lang als breit, scannt man mit der hohen Auflösung zur Querrichtung von z.B. 4.000 oder 8.000Pixeln das Objekt ab. Hier gilt es, die Zeilenkamera mit der Fließbandgeschwindigkeit zu synchronisieren, typischerweise über einen klassischen Drehgeber. Dieser liefert die Signale per RS422-Schnittstelle an die VisionBox. Diese generiert daraus den Zeilentrigger der Kamera.

Über die Bildbearbeitung Ausschuss vom Band holen

Die Kommunikation mit der Maschine erfolgt oftmals per Ethernet, dennoch kann darüber nicht alles übertragen werden: Opto-entkoppelte IOs erweisen sich als nützlich, um lokale Aufgaben wahrzunehmen. Die IOs lassen sich direkt an eine Lichtschranke zum Auslösen der Kamera anschließen. Eine andere Möglichkeit ergibt sich, wenn direkt Stößel oder Ventile zum Ausschleusen fehlerhafter Produkte geschaltet werden. Gleichzeitig zeigt eine Signallampe Störungen an. Anwendern stehen jeweils acht Ein- und Ausgänge bereit, um Sensoren und Aktoren für diese kleinen Alltagsaufgaben anzubinden. Weitere Funktionalitäten lassen sich über PCIe-Einsteckkarten umsetzen. Hier bietet Imago den embedded Rechner mit der Ausstattungsvariante für den Einbau von zwei PCIe-Karten an. Das Betriebssystem Windows7 embedded gestattet, den Treiber des Kartenherstellers zu installieren und zu nutzen.

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Imago Technologies GmbH
www.imago-technologies.com

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