Die Vorteile des Micro-Four-Third-Standards in der Industrie nutzen

Consumer-Produkte im rauen Industrieeinsatz? Manch einer mag bei dieser Vorstellung kopfschüttelnd abwinken, doch viele Entwicklungen aus diesem Umfeld sind deutlich besser als ihr Ruf. Ein solches Beispiel stellt der Objektivstandard Micro-Four-Thirds (MFT) dar, den der Bildverarbeitungsspezialist SVS-Vistek bereits im Jahr 2012 in die damaligen Kameramodule seiner Evo-Tracer-Reihe integrierte und diese zur Messe Vision 2012 erstmals vorstellte. Die Grundidee, Industriekameras mit einem MFT-Objektiv zu kombinieren, hat sich bewährt. Jetzt setzen die Seefelder diese Technologie in zwei neuen Modellen ihrer aktuellen Kameralinie Exo Tracer ein: Die auf Sony-IMX-Sensoren basierenden Modelle Exo304 TR mit 12 MPixel und Exo183 TR mit 20 Megapixel Auflösung sind bereits mit MFT-Anschluss verfügbar, und weitere Modelle dieser Reihe werden in Kürze noch folgen. Die Sony-Sensoren zählen mit 72 dB Dynamic Range zum Feinsten, was in der Welt der Industriekameras derzeit lieferbar ist. Ursprünglich wurde der Micro-Four-Thirds-Standard für die Anforderungen der digitalen Fotografie und für Videoaufnahmen im Consumerbereich entwickelt. Er definiert unter anderem das Kommunikationsprotokoll, die Sensormaße, das Objektivbajonett und verschiedene optische Anforderungen. Der optische Strahlengang ist für Sensoren bis 1,3 Zoll optimiert, wobei speziell bei CMOS-Sensoren die sensorseitige Telezentrie eine überdurchschnittliche Bildqualität garantiert.

Auf Basis dieses Standards ist es möglich, Zoom, Fokus und Iris eines Objektivs aus der Kamera heraus anzusteuern und so die Flexibilität einer damit ausgestatteten Bildverarbeitungslösung enorm zu erhöhen. Das MFT-Bajonett beinhaltet die komplette Objektivsteuerung, sodass keinerlei Kabelverbindungen vom Objektiv an die Kamera nötig sind. Die am Markt verfügbaren MFT-Objektive sind dank ihrer oftmals friktionslosen Magnetlagerung sehr verschleißfrei und robust, wie der Bildverarbeitungsspezialist in einem Langzeitversuch nachweisen konnte: Den Test brach er nach rund einer Million Zyklen ohne jegliche Verschleißerscheinungen ab. Neben der Robustheit sprechen noch weitere Argumente dafür, solche Objektive in der Industrie einzusetzen: Dieser Standard ist inzwischen so stark etabliert, dass zahlreiche namhafte Hersteller von Objektiven und Sensoren entsprechende Produkte anbieten und deren Verfügbarkeit auch über die von der Industrie geforderte Dauer hinweg langfristig garantieren. Auch die optische Qualität aktueller MFT-Objektive lässt keine Wünsche offen: Sie sind nach modernsten Erkenntnissen optisch gerechnet, erlauben dank ihrer sensorseitigen Telezentrie akkurate Messergebnisse und weisen selbst beim Einsatz von Weitwinkelvarianten keine Randabschattungen auf. Besonders die Exo183 benötigt mit ihrem kleinen 2,4-Mikrometer-Pixelpitch ein hochwertiges Objektiv.

Damit nicht genug der Vorzüge: Die Exo Tracer ermöglicht es, die hochwertigen steuerbaren MFT-Objektive per GenICam anzusteuern. Die Ansteuerung erfolgt über die GenICam-Schnittstelle der Kamera. Damit bilden Kamera und Objektiv auch software-seitig eine Einheit. Für Applikationsentwickler bedeutet dies einen erheblich reduzierten Zeitaufwand, da keine spezielle Software-Umgebung erforderlich ist. Sämtliche am Markt verfügbare, GenICam-kompatible Software-Toolkits können sowohl zum Einstellen der Kamera als auch des MFT-Objektivs verwendet werden. Neben der Kompatibilität zu MFT-Objektiven weisen die neuen Exo-Tracer-Kameras eine weitere Besonderheit auf, die sie zu einer sehr ökonomischen Lösung macht: Durch einen integrierten vierkanaligen Blitzcontroller ist es möglich, auch die erforderlichen Beleuchtungen direkt über die Kamera anzusteuern. Wegen dieser Eigenschaft sind die sonst üblichen zusätzlichen Beleuchtungssteuerungen hinfällig, was dem Anwender bei der Integration erheblich Zeit, Platz und Kosten spart. Die Beleuchtungssteuerung ist konsequenterweise ebenfalls über die GenICam-Schnittstelle ansprechbar. Für Integratoren bietet sich somit eine Industriekamera, die in einer kompakten Hardware eine hochwertige Industriekamera, steuerbare Objektive und Beleuchtungssteuerung vereint. Diese Einheit ist auch in der Software mit einer einzigen Schnittstelle umgesetzt.

Der Vorteil der Möglichkeit, Zoom, Fokus und Iris eines Bildver-arbeitungssystems direkt anzusteuern, zeigt sich insbesondere in modernen Fertigungsanlagen, die den Anforderungen von Industrie 4.0 und der damit gewünschten hohen Flexibilität entsprechen. Im Extremfall muss sich ein stationär installiertes Bildverarbeitungssystem bei der Qualitätskontrolle von in Stückzahl eins ge-fertigten Produkten ständig auf unterschiedliche Arbeitsabstände einstellen und den Fokus nachregeln. Mit der direkten Ansteuerung des MFT-Objektivs sind die neuen Kameras für diesen Anwendungsfall vorbereitet.

Auch beim Einsatz an Roboterarmen spielen diese Kameras ihre Vorzüge aus: Da sie unterschiedlich weit entfernte Objekte sehr schnell fokussieren können, lassen sich Verfahrwege des Roboters verkürzen oder einsparen, was insgesamt die Abläufe beschleunigt und somit zu mehr Effektivität führt. Weitere Anwendungsfelder für die neue Serie finden sich unter anderem im Bereich der High-end-Security, im Bereich Verkehr oder auch in der Logistik. Die Verwendung der hochwertigen CMOS-Sensoren IMX304LQR oder IMX183LQR von Sony mit Auflösungen bis 20 Megapixel sowie der erweiterte Temperaturbereich von -10 bis +60 Grad Celsius der Kameras sorgt in Kombination mit der intelligent gelösten Ansteuerbarkeit dafür, dass die Neuvorstellung trotz – oder gerade wegen – der aus der Consumerwelt stammenden MFT-Technologie schon bald in zahlreichen Industrieanwendungen zum Einsatz kommen wird. aru