Zeilenscan-Anwendungen einfach erklärt

Einführung

Die Entwicklung von Zeilenscan-Anwendungen wird oft als wesentlich komplexer wahrgenommen als Flächenscan-Anwendungen. In dieser Technischen Mitteilung beschreiben wir detailliert die von den Euresys Framegrabbern gebotenen Funktionalitäten, die die Entwicklung und Einrichtung von Zeilenscan-Anwendungen vereinfachen.

Rate Converter

Bei der Entwicklung einer Zeilenscan-Anwendung ist der Einsatz von Bewegungsencodern unerlässlich, um ein konstantes Seitenverhältnis der erfassten Bilder zu erzielen. Doch die gleiche Auflösung in der Bewegungs- und transversen Richtung zu erzielen, was typischerweise als „Quadratpixel“ bezeichnet wird, kann schwierig sein. Bewegungsencoder mit der erforderlichen Anzahl der Impulse pro Revolution sind nicht immer verfügbar.

Euresys bietet einen Rate Converter, um für jedes Setup quadratische Pixel zu erzielen.

Der Rate Converter ist in allen Framegrabbern von Euresys implementiert. Der Rate Converter multipliziert oder dividiert die Häufigkeit des vom Bewegungsencoder ausgegebenen Signals mit bzw. durch eine beliebige rationale Zahl. Mit einem Rate Converter kann die Kamera daher Zeilen erfassen, die eine programmierbare niedrigere oder höhere Auflösung als die Auflösung des Bewegungsencoders haben.

Um mit einer Zeilenscan-Anwendung eine höhere Auflösung zu erzielen, muss in der Regel nicht nur die Kamera oder der CIS (Contact-Image-Sensor) ausgetauscht werden, sondern auch der Bewegungsencoder. Bei der Verwendung des Rate Converters kann die Bildauflösung auch durch Aktualisieren des Multiplikations-/Divisionsfaktors erhöht werden. Systemdesigner gewinnen dadurch während der Entwicklung einer Zeilenscan-Anwendung unglaublich Spielraum und Flexibilität.

Backward motion cancellation

Die Framegrabber von Euresys unterstützen Quadratur-Bewegungsencoder, d. h. sie können A- und B-Phasen decodieren, um zu ermitteln, in welche Richtung sich ein Teil beweg (vorwärts oder rückwärts).
Bei niedriger Geschwindigkeit könnten beim Ingangsetzen der Bewegung Rückwärtsbewegungen festgestellt werden. Die Framegrabber von Euresys können angewiesen werden, den Zeilenerfassungsprozess anzuhalten, sobald eine Rückwärtsbewegung erkannt wird. Die Erfassung wird automatisch fortgesetzt, wenn sich die Bewegung wieder in die Vorwärtsrichtung ändert, und zwar genau an der Stelle, an der die Erfassung unterbrochen wurde.

Verzögerungstool

Der Trend bei Zeilenscan-Anwendungen geht dahin, Systeme so kompakt wie möglich zu gestalten. Aufgrund des geringeren verfügbaren Platzes ist es nicht immer möglich, einen Sensor (z. B. eine Präsenz- oder Nähedetektor) an demselben Ort wie die Zeilenkamera unterzubringen.

Bei der Inspektion diskreter Objekte von begrenzter Größe werden in der Regel Präsenzdetektoren verwendet, um den Scan zu starten. Wenn sich im Prozess vor der Kamera ein Präsenzdetektor befindet, muss der Start des Scanereignisses so lange verzögert werden, bis das Objekt auch wirklich das Sichtfeld der Kamera erreicht. Hierzu sind die Framegrabber von Euresys mit Verzögerungstools ausgestattet. Diese sorgen für eine Verzögerung zwischen der Objekterkennung und dem Start des Scans. Diese Verzögerung wird als Anzahl von Encoder-Ticks ausgedrückt. Dadurch wird sichergestellt, dass etwaige Veränderungen der Geschwindigkeit berücksichtigt werden.

C2C-Link

Es können mehrere Kameras nötig sein, um den gesamten zu prüfenden Bereich abzudecken. In diesem Fall muss die Erfassung für alle diese Kameras synchronisiert werden. Hierzu unterstützen die Framegrabber von Euresys die sogenannte C2C-Link-Funktion.

C2C-Link kann Kameras, die mit demselben Framegrabber verbunden sind, präzise synchronisieren. Dasselbe gilt auch für Kameras, die mit verschiedenen Framegrabbern auf demselben PC oder sogar auf verschiedenen PCs verbunden sind. Die Synchronisation wird über eine Master-Slave-Architektur verwaltet. Die Masterkarte empfängt alle Triggersignale und verbreitet diese an die Slavekarten, damit alle Kameras Zeilen exakt gleichzeitig erfassen.

Scheduler für Benutzeraktionen

Je nach dem Inspektionsergebnis ist unter Umständen die Aktivierung externer Geräte erforderlich, wie Statusleuchten, Schneidwerke, Auswurfeinrichtungen, Pressmatrizen usw. Die Synchronisation dieser Geräte mit dem Bilderfassungsprozess basiert in der Regel auf einem Encoder-Tick-Zähler. Das auf den Framegrabbern von Euresys verfügbare Schedulertool für Benutzeraktionen kann Benutzerereignisse generieren oder den Status der Ausgangsschnittstellen umschalten. Dies ermöglicht die präzise zeitliche Planung des Betriebs von mit dem Framegrabber verbundenen externen Geräten. Der Scheduler für Benutzeraktionen kann bis zu 576 Aktionen gleichzeitig speichern.

Metadaten

Metadaten bedeuten im Grunde zusätzliche Bytes, die an das Ende einer jeden Bildzeile angehängt werden. Metadaten dienen zum Berichten des I/O-Status des Framegrabbers, der Anzahl der bisher erfassten Zeilen, der Encoder-Tick-Position, des Wertes eines Impuls- oder Ereigniszählers … Somit bieten sie eine Momentaufnahme vom System bei der Erfassung einer bestimmten Zeile. Ziel der Metadaten ist es beispielsweise, von verschiedenen Kameras an verschiedenen Standorten erfasste Bilder abzugleichen. Metadaten sind außerdem besonders nützlich für die Validierung des Verhaltens einer Zeilenscan-Anwendung. Anhand dieser Daten lässt sich überprüfen, ob eine bestimmte Zeile zum erwarteten Zeitpunkt erfasst wurde. Dies ist besonders wichtig, wenn die Zeilenerfassung mit komplexen Strobe-Sequenzen verbunden ist.

Zusammenfügen von Bildern

Wenn mehrere CIS erforderlich sind, um den gesamten zu prüfenden Bereich abzudecken, werden sie für gewöhnlich versetzt angeordnet. Dies dient dazu, den Verlust von Pixeln zwischen benachbarten CIS zu verhindern. In diesem Fall muss beim Zusammenfügen von Bildern die transversale Überlappung behoben und die Bewegungsrichtung gewechselt werden. Die Framegrabber von Euresys sind DMA-Agenten, d. h. das Zusammenfügen der Bilder wird während der Erfassung per DMA-Übertragung durchgeführt. Hierfür werden weder Prozessorleistung noch Bildkopien beansprucht.