Zum Hauptinhalt springen

Vision-Doctor

Kamera

Das Auge des Inspektionssystems

Sensorbelichtung und Bewegungsunschärfe

Bewegungsunschärfe, im Englischen auch Motion Blur genannt, entsteht, wenn sich das Prüfobjekt während der Belichtung bewegt. Dies führt zu unscharfen Bereichen im gesamten Bild, die die Bewegung des Objekts darstellen. Die Stärke der Bewegungsunschärfe hängt von der Geschwindigkeit des Objekts und der Belichtungszeit ab. Eine längere Belichtungszeit führt zu einer stärkeren Bewegungsunschärfe, die sich dann negativ auf die Inspektion des Bauteils auswirken kann.

Die Wahl der richtigen Belichtungszeit, des Kamera-Gains und der Objektivblende ermöglicht es dem Bildverarbeiter, ein Bild ohne Bewegungsunschärfe aufzunehmen.

Hier wird erklärt, wie erforderliche Belichtungszeit ermittelt werden kann, ohne dass Bewegungsunschärfe auftritt.

Belichtungsvorgang eines Sensors

Elektronischer Shutter

Die Belichtungszeit, auch Verschlusszeit genannt, ist die Zeitspanne, während der der Bildsensor einer Kamera dem Licht ausgesetzt ist. Sie wird bei Industriekameras in Millisekunden oder Mikrosekunden angegeben.
Bei Industriekameras werden jedoch keine mechanischen Verschlüsse (wie früher bei Spiegelreflexkameras) verwendet, der Sensor wird also im Prinzip permanent durch das Objektiv belichtet.Moderne Kameras haben jedoch einen elektronischen Shutter, der die bereits auf dem Sensor akkumulierten Ladungen zurücksetzt und so ebenfalls eine kontrollierte Sensorbelichtung zulässt.

Belichtung und Objektbewegung

Mit Hilfe eines Objektivs werden die Objektinformationen auf die Sensorpixel pixelgenau abgebildet. Bewegt sich das Objekt während der Aufnahmezeit, so wird die Bildinformation je nach Bewegungsrichtung nicht nur auf ein einzelnes Pixel, sondern auch auf benachbarte Pixel belichtet. Das Bild wird dadurch in Bewegungsrichtung unscharf. Bewegte Objekte müssen daher mit sehr kurzer Belichtungszeit aufgenommen werden.

Typische Belichtungszeiten und zulässige Bewegungsunschärfe

Je nach Anwendung sind unterschiedliche Toleranzen möglich. Ein Smear-Effekt von 0,5 bis 2 Pixel ist in der Regel für das Auge nicht mehr sichtbar, beeinflusst aber dennoch die Genauigkeit der Messergebnisse negativ. Für viele Standardanwendungen ist dieser Wert jedoch ausreichend. Typische Werte für die Belichtungszeit liegen in der Praxis oft zwischen 0,1 und 20 ms.

Bewegungsunschärfe

Beispiel:

  • Das inspizierte Bauteil ist 120 mm groß
  • Die verwendete 5 Megapixel-Kamera hat in Transport-Richtung 2464 Pixel
  • Die Bandschwindigkeit während der Bildaufnahme beträgt 600 mm / Sekunde

Welche Belichtungszeit führt zu einem Pixel Bewegungsunschärfe? 

Bewegungsunschärfe Formel:

Rechnung:

FoV= 120 mm, Kamera 5 Mpx (x= 2464 px), Speed 600 mm/ sec

s=  120 mm / 2464 px  = 0,0487 mm / px  ( =>48.7 µm / px)

Bel.-Zeit   = (0.0487 mm / px)  /  (600 mm / sec)

  = 0.0000812 sec / px       

  = 0.0812 ms       ( =>81 µs mit 1 Pixel Smear)

Bei 81 µs Belichtungszeit wird das Bild um 1 Pixel in Transportrichtung verwischt.

Keine Lust zu rechnen?

Ich auch nicht!

Ein Online-Tool zur Berechnung der Belichtungszeiten und Bewegungsunschärfe für lineare Bewegungen und Drehbewegungen finden Sie in der Sektion "Service > Kameraberechnungen"

Geeignete Kamera gesucht?

Vision-Doctor.com ist ein privates, unabhängiges, nicht-kommerzielles Homepage-Projekt und kein Technologieanbieter oder Systemintegrator. Geeignete Technologien und weitere professionelle Unterstützung erhalten Sie bei den unten aufgeführten Firmen & Partnern.

Bei Bedarf stehe ich gerne für eine schnelle Empfehlung, Kontaktvermittlung und Kurzinfo zur Verfügung.

Industrielle Kamera fuer Bildverarbeitung