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Bildgebungselektronik 101: Kamera-Varianten und Schnittstellen für industrielle Bildverarbeitung
Edmund Optics GmbH

Bildgebungselektronik 101: Kamera-Varianten und Schnittstellen für industrielle Bildverarbeitung

Kamera-Varianten | Flächensensor vs. Zeilensensor | Digitale Schnittstellen | Stromversorgung und Software

Imaging Electronics 101: Understanding Camera Sensors for Machine Vision Applications

Mit jedem weiteren Fortschritt der Bildgebungstechnologie entwickeln sich die verschiedenen Kamera-Varianten und deren Schnittstellen weiter, um die unterschiedlichen Anforderungen zu erfüllen, die an sie gestellt werden. Industrielle Bildverarbeitungssysteme werden in der Halbleiter- und Elektronikbranche, der Biotechnologie sowie allgemein in der fertigenden Industrie zur Prüfung, Inspektion und Analyse eingesetzt. Dabei wird die beste Bildqualität nur dann erreicht, wenn das beste Kamerasystem für die betreffende Aufgabe ausgewählt wird. Ob es nun um Analogkameras oder Digitalkameras geht, um Progressive Scan- oder Interlaced-Scan-Formate, um FireWire und GigE-Schnittstellen: wenn Sie mit den verschiedenen Kamera-Typen, Digitalschnittstellen und den Möglichkeiten der Stromversorgung und Software vertraut sind, dann können Sie sich vom Laien zum Experten in Sachen Bildgebung entwickeln.

KAMERA-VARIANTEN UND DEREN VORTEILE

Analogkameras und Digitalkameras

Ganz allgemein lassen sich Kameras in zwei Varianten unterteilen: Analogkameras und Digitalkameras. Analogkameras übertragen in Echtzeit ein kontinuierliches, veränderliches elektronisches Signal. Frequenz und Amplitude dieses Signals werden dann durch ein analoges Ausgabegerät als Videoinformation interpretiert. Sowohl die Qualität des analogen Videosignals als auch die Art seiner Interpretation beeinflussen die entstehenden Videobilder. Diese Methode der Datenübertragung hat Vor- und Nachteile. In der Regel sind Analogkameras weniger kostspielig und unkomplizierter als ihre digitalen Gegenstücke, sodass sie sich für viele Videoanwendungen als kostengünstige und einfache Lösung anbieten. Analogkameras haben jedoch sowohl bei der Auflösung (Anzahl der Bildzeilenzahl) als auch bei der Einzelbildfrequenz eine Obergrenze. Das in Europa gängige PAL-Format arbeitet beispielsweise mit 625 Bildzeilen und einer Bildwiederholfrequenz von 25 Bildern pro Sekunde. In den USA wird üblicherweise das NTSC-Format eingesetzt, dieses ist auf maximal 800 Bildzeilen (normalerweise 525) und 30 Bilder pro Sekunde begrenzt. Analogkameras sind außerdem sehr empfindlich gegen elektronisches Rauschen, das wiederum von häufig übersehenen Faktoren wie Kabellänge und Anschlussart abhängt.

Digitalkameras sind die neueste Entwicklung und werden immer beliebter. Sie übertragen binäre Daten (eine Abfolge von Nullen und Einsen) in Form eines elektronischen Signals. Die im Sensor erzeugte Spannung ändert sich zwar in Abhängigkeit von der Belichtung eines bestimmten Pixels kontinuierlich, doch dieses Signal wird durch Analog-Digital-Wandler in ein diskretes Signal umgewandelt und einem Grauskalawert zwischen 0 (schwarz) und 2N - 1 zugeordnet, wobei N die Zahl der Bits der Codierung ist. Ein Ausgabegerät wandelt dann die binären Daten wieder in Videoinformationen um. Zwei Eigenschaften von Digitalkameras unterscheiden diese ganz signifikant von Analogkameras:

  1. Bei Digitalkameras gibt es keine Unterschiede zwischen dem digitalen Videosignal am Ausgang der Kamera und am Eingang des Ausgabegeräts.
  2. Das Videosignal kann immer nur auf eine Weise interpretiert werden.

Diese Eigenschaften beseitigen Fehler bei der Übertragung des Signals und auch anzeigebedingte Fehler bei der Interpretation durch das Ausgabegerät. Im Vergleich zu Analogkameras haben Digitalkameras oft eine höhere Auflösung, höhere Bildwiederholfrequenzen, ein geringeres Rauschen und mehr Zusatzfunktionen. Leider gibt es diese Vorteile nicht umsonst – Digitalkameras sind allgemein teurer als Analogkameras. Die mit Zusatzfunktionen gespickten Kameras erfordern ggf. eine komplizierte Konfiguration, selbst bei Videosystemen, die nur die grundlegendsten Funktionen nutzen. In den meisten Fällen sind bei Digitalkameras auch nur kürzere Kabel zulässig. Tabelle 1 enthält einen kurzen Vergleich zwischen Digitalkameras und Analogkameras.

Tabelle 1: Vergleich zwischen Digitalkameras und Analogkameras
AnalogkamerasDigitalkameras
Die vertikale Auflösung wird durch die Bandbreite des Analogsignals begrenzt. Die vertikale Auflösung ist nicht begrenzt; eine höhere Auflösung sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung ist möglich.
Sensoren in Standardgrößen Bandbreite wird nur durch das Interface begrenzt; verschiedenste Sensorformate und Auflösungen erhältlich.
Zur Digitalisierung können Computer und Bilderfassungskarten eingesetzt werden, diese sind aber für die Anzeige nicht erforderlich. Zur Anzeige des Signals sind Computer und, in manchen Fällen, Bilderfassungskarten erforderlich.
Ausdruck und Aufzeichnung des Analogsignals können ziemlich einfach in das System integriert werden. Das Signal wird komprimiert, sodass der Benutzer es mit geringer Bandbreite übertragen kann.
Das Signal ist anfällig für Rauschen und Störungen durch andere Signale, was zu Qualitätsverlusten führen kann. Das Ausgangssignal ist digital; während der Signalverarbeitung kommt es nur zu einem geringfügigen Signalverlust.
Begrenzte Bildwiederholfrequenzen Hohe Bildwiederholfrequenzen und kurze Belichtungszeiten

Vollbildverfahren und Zeilensprungverfahren

Kameras lassen sich nach der Art Ihrer Bildaufzeichnung bzw. Bildübertragung kategorisieren. Man unterscheidet dabei zwischen Kameras, die nach dem Vollbildverfahren (Progressive Scan) arbeiten und denen, die das Zeilensprungverfahren (Interlaced) nutzen. Konventionelle, analoge CCD-Kameras nutzen das Zeilensprungverfahren auf dem kompletten Sensor. Der Sensor ist in zwei Felder unterteilt, das ungerade Feld (Pixelreihen 1, 3, 5, usw.) und das gerade Feld (Pixelreihen 2, 4, 6, usw.). Diese Felder werden dann zusammengefügt, um ein Vollbild zu erstellen. Bei einer Bildwiederholfrequenz mit 30 Einzelbildern pro Sekunde (fps) wird jedes Feld in 1/60 Sekunde ausgelesen. Bei den meisten Anwendungen führt eine Abtastung mit Zeilensprung nicht zu Problemen. Bei schnellen Anwendungen können jedoch Probleme entstehen, weil sich das Objekt bereits weiter bewegt, während das zweite Feld ausgelesen wird. Dies führt zu Geisterbildern oder Unschärfen in dem entstehenden Bild (Abb.1a & 1b). In Abbildung 1a fällt auf, dass der TECHSPEC® Man bei der Aufnahme mit dem Zeilensprungverfahren verzerrt erscheint.

Beim Abtasten ohne Zeilensprung sind durch das sequenzielle Abtasten (Zeile 1, 2, 3, 4, usw.) der Zeilen höhere Geschwindigkeiten möglich. Leider ist für Analogkameras kein Ausgabeformat für eine Abtastung ohne Zeilensprung standardisiert, sodass dieser Aspekt bei Auswahl der Hardware genau beachtet werden muss. Manche Kameras, die nach dem Vollbildverfahren arbeiten (mit fortlaufender Sensorabtastung) liefern zwar ein analoges Ausgangssignal, aber nur wenige Monitore sind in der Lage, dieses Bild auch anzuzeigen. Aus diesem Grund wird zur Anzeige des Bildes die Digitalisierung mit Hilfe einer Bilderfassungskarte empfohlen.

Geisterbilder und Unschärfen bei schneller Bewegung des TECHSPEC® Man bei der Aufnahme mit einem Sensor mit Zeilensprungabtastung
Abb.1a: Geisterbilder und Unschärfen bei schneller Bewegung des TECHSPEC® Man bei der Aufnahme mit einem Sensor mit Zeilensprungabtastung.
Schnelle Bewegung des TECHSPEC® Man bei Aufnahme mit einem Sensor mit fortlaufender Sensorabtastung
Abb.1b: Schnelle Bewegung des TECHSPEC® Man bei Aufnahme mit einem Sensor mit fortlaufender Sensorabtastung.

Kameras mit Flächensensor und mit Zeilensensor

Üblicherweise geht man bei Kameras von einem flächigen Sensor aus. Damit bildet das Objektiv auch ein zweidimensionales Bildfeld auf den Sensor ab (Abb.2). Das ist allerdings nur möglich, wenn das aufzunehmende Objekt nicht zu groß ist und sich nicht schnell bewegt. Die beliebten, digitalen Kompaktkameras verwenden beispielsweise diese Technik. Bei Zeilenkameras dagegen besteht der Sensor nur aus einer einzelnen Pixelreihe (Abb.2). Damit sind sehr große Pixelzahlen in dieser einen Richtung möglich, ohne dass die Datenmenge pro Aufnahme übermäßig groß wird und die Bildfrequenz entsprechend einbricht. Zudem können Zeilensensoren, durch den unkomplizierteren Aufbau, prinzipiell schneller ausgelesen werden. Zeilenkameras sind daher ideal, wenn sich ein Objekt schnell an der Kamera vorbei bewegt, wie es zum Beispiel bei der Inspektion von Gegenständen auf einem Förderband der Fall ist. Das Bild wird durch die Software rekonstruiert und hohe Auflösungen können deutlich leichter realisiert werden.

Flächenkamera (links) und Zeilenkamera (rechts)
Abb.2: Flächenkamera (links) und Zeilenkamera (rechts)
Tabelle 2: Vergleich zwischen Flächen- und Zeilenkameras
FlächenkameraZeilenkameras
Seitenverhältnis 4 : 3 (H : V) (typischer Wert) Zeilensensor
Große Sensoren Größere Sensoren
Hochgeschwindigkeitsanwendungen Hochgeschwindigkeitsanwendungen
Kurze Verschlusszeiten Das Bild wird zeilenweise aufgenommen und aufgebaut
Geringere Kosten als bei Zeilenabtastung Objekt bewegt sich unter Kamera und Sensor vorbei
Breitere Anwendungspalette als bei Zeilenabtastung Ideal zur Erfassung großer Objekte
Einfache Konfiguration Spezielle Justage und zeitliche Abstimmung erforderlich; komplexe Integration, aber einfache Beleuchtung

Kameras mit Zeitverzögerung und Integration (TDI-Kameras) und traditionelle Zeilenabtastkameras

Bei konventionellen Zeilenkameras bewegt sich das Objekt am Sensor vorbei und das Bild wird zeilenweise erfasst. Da jede Zeile des rekonstruierten Bildes durch eine kurze, einzelne Belichtung des Zeilen-Arrays entsteht, wird nur sehr wenig Licht erfasst. Infolgedessen ist eine starke Lichtquelle zur Ausleuchtung erforderlich. Beispiele aus dem Alltag sind beispielsweise Kopierer oder Scanner. Die Alternative sind sogenannte TDI-Kameras (Time Delay and Integration, etwa "zeitverzögert und integriert"). Bei diesen Systemen werden mehrere Zeilen-Arrays nebeneinander angeordnet. Sobald das erste Array belichtet ist, wird die photoelektrisch erzeugte Ladung in die Nachbarzeile übertragen. Wenn das Objekt den Abstand zwischen den beiden Sensoren zurückgelegt hat, findet im zweiten Sensor ebenfalls eine Aufnahme statt. Somit wird jede Zeile des Objekts mehrfach erfasst und die Ladungen, bzw. Belichtungswerte, werden addiert (Abb. 3a & 3b). Auf diese Weise wird das Rauschen reduziert und die Signalstärke erhöht. Dies ist auch ein Beispiel für die Trigger-Auslösung, bei der die Belichtung eines Pixel-Arrays mit der Bewegung des Objekts und der Blitzauslösung synchronisiert ist

Das erste Array wird belichtet und die Ladung in die Nachbarzeile übertragen Das Objekt legt die Distanz zwischen den einzelnen Sensorzeilen zurück und es findet eine zweite Belichtung statt Das Objekt bewegt sich weiter, bis jede Sensorzeile jede Objektzeile einmal aufgenommen hat

Abb.3a: Das erste Array wird belichtet und die Ladung in die Nachbarzeile übertragen.

Abb.3b: Das Objekt legt die Distanz zwischen den einzelnen Sensorzeilen zurück und es findet eine zweite Belichtung statt.

Abb.3c: Das Objekt bewegt sich weiter, bis jede Sensorzeile jede Objektzeile einmal aufgenommen hat.

SCHNITTSTELLEN VON DIGITALKAMERAS

Digitalkameras sind in den letzten 10 Jahren immer beliebter geworden, weil Interferenzen und andere Störungen bei der Übertragung keinen Einfluss auf das Signal haben und praktisch keine Information dabei verloren geht. Da immer mehr Anwender Digitalkameras verwenden, hat sich auch die Kameratechnologie weiter entwickelt. Das Ergebnis sind diverse Digitalschnittstellen. Die heute am häufigsten verfügbaren Schnittstellen sind Bilderfassungskarten, FireWire, Camera Link®, GigE und USB (Tabelle 3), aber die Entwicklung geht natürlich ständig weiter.

Wie bei vielen Auswahlkriterien für Kameras gibt es nicht die eine, optimale Lösung, sondern es müssen die geeignetsten Geräte für die Anwendung ausgewählt werden. Durch die asynchrone oder deterministische Übertragung, kann der Datenempfang geprüft und bestätigt, sowie die Signalintegrität garantiert werden. Damit wird der Schwerpunkt mehr auf die korrekte Übertragung der Daten gelegt und weniger auf die Geschwindigkeit. Bei der isochronen Übertragung werden Datenpakete in festen Zeitabständen übertragen (beispielsweise alle 125 μs). Damit ist eine schnelle Übertragung garantiert, aber es besteht die Gefahr, dass bei hohen Transferraten Daten verloren gehen.

Bilderfassungskarten

Bilderfassungskarten

Die Bildverarbeitung erfolgt in der Regel auf Computern. Mit Bilderfassungskarten können Signale von Analogkameras (NTSC, YC, PAL, CCIR-Format) zur Analyse mit einem Computer ausgelesen werden. Die Bilderfassungskarte enthält einen Analog-Digital-Wandler (ADC) zur Digitalisierung des Signals für die Bildverarbeitung. Andere Bilderfassungskarten erlauben eine Anzeige des Signals in Echtzeit. Die Benutzer können dann die Bilder erfassen und zur weiteren Bearbeitung oder für den Ausdruck speichern. Den meisten Bilderfassungskarten liegt eine einfache Software bei, mit der Bilder gespeichert, geöffnet und betrachtet werden können. Der Begriff "Bilderfassungskarte" bezieht sich auch auf PCI-Karten, die zur Erfassung und Auswertung der Daten von Digitalkameras benötigt werden, deren Schnittstelle keinem üblichen Computeranschluss entspricht.

FireWire (IEEE 1394/IIDC DCAM Standard)

FireWire auch bekannt als Norm IEEE 1394 ist eine serielle, isochrone Kamera-Schnittstelle, die deswegen beliebt ist, weil FireWire-Anschlüsse bei Computern weit verbreitet sind. FireWire.a ist eine Schnittstelle mit niedrigerem Datendurchsatz, aber sowohl die Schnittstelle FireWire.a als auch die Schnittstelle FireWire.b gestatten den Anschluss mehrerer Kameras, wobei die Stromversorgung über das FireWire-Kabel erfolgt. Das Aus- oder Umstecken bei laufender Kamera wird nicht empfohlen, da es zu einem Kurzschluss zwischen dem Pin zur Stromversorgung und denen zur Datenübertragung kommen kann. Dadurch können sowohl der Anschluss am Computer, als auch die Kamera beschädigt werden.

Camera Link®

Camera Link® ist ein Standard für eine serielle Hochgeschwindigkeitsschnittstelle, die ausschließlich für die industrielle Bildverarbeitung vorgesehen ist, vor allem für Anwendungen mit automatischer Prüfung und Prozesssteuerung. Eine Bilderfassungskarte mit Camera Link®-Schnittstelle ist erforderlich, die Stromversorgung muss separat zur Kamera geführt werden. Es werden spezielle Kabel benötigt, weil neben den verdrillten Niederspannungs-Digitalkabeladern separate asynchrone, serielle Datenübertragungskanäle zur Nutzung der vollen Datenbandbreite zur Verfügung gestellt werden. Die Basiskonfiguration mit einem Kabel erlaubt eine Datenübertragungsgeschwindigkeit bis 255 Mbps für Video. Bei doppelten Ausgängen (vollständige Konfiguration) können separate Leitungen zum Senden und Empfangen verschiedener Kameraparameter eingerichtet werden, sodass für Anwendungen mit extrem hoher Geschwindigkeit eine Datenübertragungskapazität von 680 Mbps genutzt werden kann.

Camera Link® HS (High Speed) ist eine Erweiterung der Camera Link® Schnittstelle, die durch den Einsatz mehrer Kabel deutlich höhere Übertragungsgeschwindigkeiten bietet (bis zu 2100 Mbps auf 15 m). Außerdem unterstützt Camera Link® HS faseroptische Kabel mit einer Länge von bis zu 300m.

GigE (GigE Vision Standard)

GigE ist eine Hochgeschwindigkeits-Kameraschnittstelle, basierend auf dem Gigabit-Ethernet-Internet-Protokoll und nutzt Cat-5- und Cat-6-Standardkabel. Wenn mehrere Kameras angeschlossen werden sollen, kann Standard-Ethernet-Hardware benutzt werden, beispielsweise Switches, Hubs und Zwischenverstärker. Allerdings muss immer die Gesamtbandbreite berücksichtigt werden, wenn keine Peer-to-Peer-Verbindungen (Direktverbindungen zwischen Kamera und Bilderfassungskarte) verwendet werden. Bei GigE-Vision basieren die Kamera-Steuerregister auf der Norm EMVA GenlCam. Die bei manchen Kameras (optional) angebotene Link-Aggregation (LAG nach IEE 802.3ad) nutzt mehrere Ethernet-Anschlüsse parallel, um den Datentransfer zu beschleunigen und die Prozessorauslastung durch Multicasting zu verteilen. Einige Kameras unterstützen auch das Precision Time Protocol (PTP), mit dem die Uhren mehrerer Kameras, die sich im selben Netzwerk befinden, synchronisiert werden können. Das erlaubt eine präzise Abstimmung der Belichtungszeiten, egal ob versetzt oder synchron. Die Geräte können während dem Betrieb umgesteckt werden. Die GigE-Vision Norm unterstützt zudem den Netzwerkstandard 10GigE. Dieser erlaubt noch höhere Geschwindigkeiten als Camera Link® und USB 3.0 und gleichzeitig den Einsatz längerer Kabel.

USB (Universal Serial Bus)

USB ist eine beliebte Schnittstelle, weil sie bei allen Computern vorhanden ist. Die Geschwindigkeit ist im Falle von USB 2.0 imeistens ausreichend. Die maximale Geschwindigkeit hängt von der Zahl und der Art der übrigen angeschlossenen USB-Geräte ab, da die maximale Datentransferrate nur 480 Mbps beträgt.

USB 3.0 dagegen ist eine Hochgeschwindigkeitsschnittstelle und kann mit allen Computern verwendet werden, die diesen Standard unterstützen. Es können Datenübertragungsraten von bis zu 5 Gbps erzielt werden. Passende Kabel sind in jedem Computergeschäft erhältlich.

CoaXPress

CoaXPress ist eine Hochgeschwindigkeitsschnittstelle, die mit einem einzelnen Kabel auskommt und trotzdem Datenraten bis zu 6,25 Gbps bietet. Die Kabellänge kann bis zu 100m betragen. Ebenso wie bei Power-over -Ethernet kann die Stromversorgung hier über das Koaxialkabel erfolgen. Eine CoaXPress-Bilderfassungskarte wird benötigt.

Tabelle 3: Vergleich wichtiger Schnittstellen für Digitalkameras
SchnittstellenFireWire 1394.bCamera Link®USB 2.0USB 3.0GigE
 FireWire 1394.bCamera Link®USB 2.0USB 3.0GigE
400 Mb/s 800 Mb/s 3,6 Gbps (volle Konfig.) 480 Mb/s 5Gb/s 1000 Mb/s
4,5 m 100 m (mit GOF-Kabel) 10 m 5 m 3m (recommended) 100 m
bis 63 bis 63 1 bis 127 bis 127 unbegrenzt
6-polig – 6-polig 9-polig – 9-polig 26-polig USB USB RJ45/CAT5
optional optional erforderlich optional optional nicht erforderlich
optional optional erforderlich optional optional erforderlich
Stromversorgung der Kamera

STROMVERSORGUNG DER KAMERA

Viele Kameraschnittstellen erlauben eine Stromversorgung der Kamera über das Signalkabel. Wenn dies nicht der Fall ist, erfolgt die Spannungsversorgung entweder über einen Hirose-Anschluss, der auch die Triggersignale überträgt, oder über ein Standardnetzteil. Selbst in Fällen, in denen die Kamera über das Datenkabel mit Strom versorgt werden kann, ist es unter Umständen sinnvoll, eine externe Spannungsquelle zu verwenden. Typische Anwendungsfälle für eine zusätzliche Stromversorgung ist die Serienschaltung von FireWire-Kameras oder der Betrieb einer Kamera an einem Laptop. Außerdem benötigen Kameras mit großen Hochgeschwindigkeitssensoren und integrierten FPGAs unter Umständen mehr Strom, als über das Signalkabel zur Verfügung gestellt werden kann.

Power over Ethernet (PoE)

Bei bestimmten GigE-Kameras besteht die Möglichkeit, mit Hilfe von PoE-Injektoren, die Stromversorgung über das GigE-Kabel laufen zu lassen. Dies ist dann wichtig, wenn die Kamera aus Platzgründen kein eigenes Netzteil haben kann, beispielsweise bei Anlagen in Fertigungsbereichen oder im Freien. Der PoE-Injector wird zwischen Computer und Kamera eingefügt und mit beiden Geräten per Ethernetkabel verbunden. Nicht alle GigE-Kameras sind jedoch mit Power over Ethernet kompatibel. Wenn höchste Leistung erforderlich ist, sollte die Stromversorgung, wie bei anderen Schnittstellen, vom Signalkabel getrennt bleiben. Die Spannung, die bei Power over Ethernet zur Verfügung gestellt wird, ist genormt und liegt über der Betriebsspannung der üblichen Kameras. Dies erfordert nicht nur zusätzliche Elektronik, sondern erhöht auch die Verlustleistung und erfordert damit eine effizientere Kühlung, damit die Bildqualität nicht unter zusätzlichem thermischen Rauschen leidet.

Analoges CCD-Ausgangssignal

Bei analogen Videosignalen gibt es verschiedene Formate. Das Format legt die Bildwiederholfrequenz, die Anzahl der Bildzeilen, die Zeit für die Anzeige und Dunkeltastung, die Synchronisation, die Bandbreite und die spezifischen Eigenschaften des Signals fest. In den USA werden die Normen durch die Electronic Industries Association (EIA) festgelegt. Das monochrome Signal folgt dem Standard RS-170, die Farbversion dem Standard RS-170A, besser bekannt unter der Bezeichnung NTSC-Format (Format des National Television Standards Committee). Sowohl das Format RS-170 als auch das NTSC-Format sind Composite-Signale. Das heißt, dass alle Farb- und Helligkeitsinformationen in einem Signal kombiniert sind. Bei bestimmten Komponenten-Signalen, wie Y-C und RGB, ist die Chrominanz (Farbinformationen) von der Luminanz (Farbsättigung) getrennt. Die europäische Norm für monochrome Bildgebung ist die CCIR-Norm, PAL und SECAM sind die europäischen Farbnormen. Bitte beachten Sie: Die Formate von Kamera und Anzeige müssen identisch sein, wenn ein korrektes Bild angezeigt werden soll.

Laptops und Kameras

Obwohl viele Digitalkameraschnittstellen auch an Laptop-Computern vorhanden sind, empfehlen wir diese nicht für Anwendungen, bei denen es auf höchste Bildqualität oder Geschwindigkeit ankommt. Oft unterstützen die Schnittstellen im Laptop nicht die vollen Transfergeschwindigkeiten und es sind nicht ausreichend Ressourcen verfügbar, um die Vorteile von Hochgeschwindigkeitskameras und Software zu nutzen. Insbesondere die in den meisten Laptops verbauten Ethernetkarten haben deutlich schlechtere Eigenschaften als die PCIe-Netzwerkkarten in Desktop-Computern.

Kamera-Software

Kamera-Software

Allgemein gibt es zwei Optionen für Bildgebungssoftware: Kameraspezifische Software-Entwicklungskits (SDKs) oder Software von Drittanbietern. SDKs enthalten Schnittstellen zur Anwendungsprogrammierung mit Programmcodebibliotheken zur Entwicklung benutzerdefinierter Programme sowie einfache Programme zur Bildwiedergabe und Bilderfassung, die keine Programmierung erfordern und einfache Funktionen unterstützen. Bei Software von Drittanbietern steht die gewünschte Funktionalität nur zur Verfügung, wenn die Kamera-Normen (GeniCam. DGASM, GigE Vision) unterstützt werden. Software von Drittanbietern ist beispielsweise NI LabVIEW™, MATLAB®, OpenCV und ähnliche Software. Software von Drittanbietern läuft mit vielen verschiedenen Kameras und unterstützt mehrere Schnittstellen. Es obliegt jedoch dem Anwender, die Funktionalität sicherzustellen.

Es gibt eine enorme Vielfalt von Kamera-Typen, Schnittstellen, Leistungsanforderungen und Software für Bildgebungsanwendungen. Wer die jeweiligen Vor- und Nachteile kennt, kann die beste Kombination für jede Anwendung auswählen. Eine Anwendung erfordert ggf. einen hohen Datendurchsatz und lange Kabel oder eine Serienschaltung von Geräten. Aber für jeden Fall gibt es eine Kamerakombination, die die besten Ergebnisse liefert. Wenn Sie mehr über Bildgebungselektronik erfahren möchten, verweisen wir auf unsere Serie Bildgebungselektronik 101 mit Informationen zu Kamera-Sensoren, Kamera-Auflösung und Kamera-Einstellungen.

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Digitalkameras bieten dem Benutzer im Vergleich zu ihren analogen Gegenstücken größere Flexibilität, da die Einstellungen mit Hilfe von Software selbst angepasst werden können.

Check out our wide selection of interfaces, including USB 2.0, USB 3.0, FireWire.a, FireWire.b, GigE Vision, PoE, Camera Link®, or analog.

Anhand von technischen Tipps zu allen wichtigen Parametern können Nutzer, egal ob Bildverarbeitungs-Neulinge oder Experten, in diesem Anwendungshinweis erfahren, was es bei der Kameraauflösung zu beachten gibt.

Das Herzstück jeder Kamera ist der Sensor. Hier erfahren Sie mehr über den Aufbau von Sensoren, Merkmale und Spektraleigenschaften.

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