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Kamera
Trigger-Funktionen
Industrielle Kameras sind ein wesentlicher Bestandteil moderner Produktionsanlagen und Qualitätssicherungsprozesse. Aufgrund der vielfältigen Anforderungen an die Bildaufnahme haben sich über die Zeit eine Vielzahl an spezieller Triggermodi entwickelt, die in besserer Hardware zu finden sind.
Es sind gerade solche Zusatzfunktionen, mit denen sich die Premium-Hersteller von den Billiganbietern abheben können und branchenspezfische Kunden-Anforderungen durch ein "schickes Feature" elegant lösen können. Hier einige typische Kamera-Betriebsarten:
Typische Trigger-Modi von Industriekameras
Ungetriggert, frei laufend
Im FreeRun-Modus nimmt die Kamera unabhängig von externen Signalen oder Ereignissen kontinuierlich Bilder auf. Dazu wird die Kamera einfach auf eine feste Anzahl von Bildern eingestellt. Die maximale Bildfrequenz hängt von der Auslesezeit des Sensors und der eingestellten Belichtungszeit ab. Dieser Modus wird häufig verwendet, wenn es wichtig ist, ständig aktuelle Bilddaten zur Verfügung zu haben, z. B. in der Überwachungstechnik oder bei schnellen Produktionsprozessen.
Für die Inspektion einzelner Objekte, die genau einmal an einer festen Position ausgewertet werden sollen, ist dieser Modus weniger geeignet. Eine völlig frei arbeitende Kamera liest den Sensor kontinuierlich aus. Auf eine "Bildanforderung" hin wird zunächst das aktuelle Bild zu Ende ausgelesen, eine neue Bildaufnahme gestartet und dieses vollständig aufgenommene Bild an den PC übertragen.
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Hardware-Trigger, achronchroner Reset
Der externe Hardware-Trigger ist einer der gebräuchlichsten Trigger-Modi in der industriellen Bildverarbeitung. Hier wird die Bildaufnahme durch ein externes Signal von einer SPS, einem Sensor oder einem anderen Gerät ausgelöst. Dieser Modus ist ideal für Anwendungen, die ein genaues Timing erfordern, wie z.B. die Erfassung eines bestimmten Moments in einem Produktionsprozess. Auf diese Weise wird das Objekt nur einmal und immer an der richtigen Stelle aufgenommen. Die Zeit zwischen dem Triggerzeitpunkt und dem Beginn der eigentlichen Bildaufnahme kann bei guter Hardware nur wenige bis einige zehn Mikrosekunden betragen.
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Software-Trigger
Bei der Software-Triggerung wird die Bildaufnahme ähnlich wie bei der Hardware-Triggerung direkt durch einen Befehl aus dem Software-SDK der Kamera ausgelöst. Bei Industriekameras sind dies z.B. Befehle der GenICam-Schnittstelle, bei Smart Kameras können dies auch dedizierte Befehle über eine beliebige Ethernet-basierte Schnittstelle (TCP, Modbus Register, ProfiNet) sein. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität und wird häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Triggerung durch bestimmte softwarebasierte Ereignisse oder Bedingungen definiert ist. Außerdem ist dies eine sehr praktische Variante, da kein zusätzliches I/O-Kabel benötigt wird und die Kamera ggf. bereits über die Datenübertragungsschnittstelle mit Strom versorgt wird. (POE bei GigE, USB3, Power over Camera Link etc.)
Pulsweitenkontrolle / Gated Triggger
Die Pulsweitenkontrolle ermöglicht es, durch ein Hardware-Signal, wie dem physikalischen Trigger-Eingang, jedes Bild unterschiedlich lange zu belichten. Es wird also nicht auf eine steigende oder fallende Flanke getriggert, sondern solange ein Bild aufgenommen, solange der Trigger "high active" ist.
Bei Zeilenkameras und 3D-Kameras wird ein solches Signal etwas anders verwendet. Hier wird je nach Signallänge des Triggers ein unterschiedlich langer Bildblock aus vielen Einzelzeilen erzeugt.
Burst-Trigger
Der Bildfolge-/Sequenz-Trigger nimmt eine vordefinierte Anzahl von Bildern auf, die durch ein einzelnes Triggerereignis gestartet werden.
Dieser Modus eignet sich für Anwendungen, bei denen mehrere Aufnahmen in schneller Folge erforderlich sind, z. B. bei Hochgeschwindigkeitsprozessen oder in der wissenschaftlichen Bildgebung.
Sequenztrigger
Bei diesem Modus wird eine vordefinierte Sequenz von n Bildern aufgenommen, die typischerweise jeweils durch einen neuen Trigger ausgelöst werden. Dabei können bei modernen Kameras für jeden Sequenzschritt die Bildparameter individuell von Bild zu Bild eingestellt werden, z.B. unterschiedliche Belichtungszeiten oder auch durch die Wahl unterschiedlicher Bildausschnitte.
Pre-Trigger mit Ringbuffer
Der "Pre-Trigger" bei industriellen Kamerasystemen ist ein Modus, in dem die Kamera kontinuierlich Bilder in einem Zwischenspeicher aufnimmt, bevor sie ein Triggersignal empfängt. Beispielsweise werden in einem Ringspeicher immer die letzten 1000 Bilder zwischengespeichert. Sobald das Triggersignal empfangen wird, speichert die Kamera die bereits aufgenommenen Bilder und das aktuelle Bild. Dieser Modus wird verwendet, um Ereignisse aufzuzeichnen, die vor dem eigentlichen Triggersignal stattfinden.
sind. So kann z. B. die Entstehung eines Fehlers beobachtet werden, der zeitlich in der Vergangenheit liegt. Kameras mit Pretrigger-Funktion sind oft mit mehreren Gigabyte Speicher ausgestattet oder basieren auf einer kompletten (PC-basierten) Lösung.
Geplanter Trigger (PTP 1588)
Mit Hilfe des Precision Time Protocol (PTP 1588) können Ethernet-basierte industrielle Netzwerkkomponenten, also auch GigE Vision Industriekameras, auf ein Masterdevice (andere Netzwerkkomponente) mikrosekundengenau synchronisiert werden.
Damit können Kameras untereinander sehr genau so aufeinander abgestimmt werden, dass der Start der Bildaufnahme bei allen Kameras zum gleichen Moment stattfindet. Damit ist eine sehr präzise, synchrone Triggerung möglich. Allerdings kann mit PTP 1588 nicht spontan in Echtzeit getriggert werden, sondern nur zeitgleich zu einen bestimmten Zeitpunkt in der Zukunft ("scheduled trigger").
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