Hochauflösende Kameras - Bild: SVS-Vistek

Hochauflösende Kameras mit unterschiedlichen Sensorgrößen von 20 MP – 120 MP - Bild: SVS-Vistek

Kameras in der Luftbildfotografie oder der Qualitätssicherung (QS) bei der Flat Panel Display Herstellung zum Beispiel können nicht genug Auflösung haben. Oder eine SHR47 mit einer telezentrischen Optik bietet beispielsweise auch als gigantisches Mikroskop Objektauflösungen bis 1.2µm und einer exzellenten Bildqualität, mit vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten. Mehr Auflösung ist hier sofort eine qualitative Verbesserung des Produktes oder eine deutliche Einsparung in der QS. Mit höheren Auflösungen bei den LCD und zukünftig OLED Displays wächst der Bedarf nach diesen Kameras. Auch bei Solar Panels wirkt sich die höhere Auflösung direkt in besserer Aussagekraft des Bildes aus. Die überragende Bildqualität einer SVS-Vistek SHR47 oder hohe Geschwindigkeit einer HR25 mit ihren 25 Megapixeln hat aber ihren Preis: Derartige Machine Vision Lösungen sind oft High End und nie billig.

Die Aufgaben ändern sich

Der Mainstream im Machine Vision spielt sich heute meist dennoch in der Klasse bis 5 Megapixel ab. Typische Aufgaben sind Druckbildkontrolle oder Track&Trace in der Logistik. Die aktuelle industrielle Fertigung nutzt Kameras hauptsächlich in der Qualitätssicherung des finalen Produktes. Zudem erfüllen sie Aufgaben wie Farb- und Formenkontrolle oder Überwachung auf vollständige Assemblierung von Teilprodukten. Der typische Kamera-Arbeitsplatz in der Herstellung ist dabei für ein einzelnes Produkt ausgerichtet. Kameras bis 5 MP sind meist völlig ausreichend für derartige Aufgaben. Oftmals geht ein Produkt im Laufe der Fertigung noch durch mehr als eine Machine Vision Station. Dies ist die aktuelle Situation, die Zukunft sieht jedoch anders aus: Eine einzige Machine Vision Station für vielerlei oder alle Machine Vision Aufgaben der Produktion.

Roboter fordern flexible Machine Vision

Industrie 4.0 mit dem Ziel „Losgröße 1“ zu liefern, erweist sich in der Bildverarbeitung zunehmend als Game-Changer. Da sich bei Losgröße 1 die Produkte oftmals ändern können, muß eine Machine Vision Anlage immer mehr und auch unterschiedliche Produktparameter abprüfen. Insbesondere die Robotik übernimmt immer mehr Aufgaben in der Fertigung. Dieses Mehr an Fertigungsaufgaben will von der Machine Vision auch in allen Details kontrolliert werden können. Da die Details je nach Produkt auch kleiner ausfallen könnten als aktuell geplant erhöht eine Machine Vision Anlage mit höherer Auflösung die Flexibilität. Und die Leistungsreserven aktueller Machine Vision Processings geben die Verarbeitung größerer Bilder auch her.

Die Kameras ändern sich

Die HR120 von SVS-Vistek - Bild: SVS-Vistek
Die HR120 von SVS-Vistek mit 120 Megapixel ermöglicht neue Machine Vision Konzepte - Bild: SVS-Vistek

Ein weiterer Faktor im Trend zu hohen Auflösungen ist der fallende Preis von Kameras mit hohen Auflösungen. Zunehmend werden CMOS Kameras mit immer kleineren Pixeln eingesetzt. So beträgt die Pixelgröße einer 20 MP Kamera wie die EXO183MGE nur noch 2.4µm, für unter 1000€. Bereits hier wird es schwierig eine Optik zu finden die diese Auflösung transportiert, aber es gibt hierzu Objektive und viele sinnvolle Anwendungen. Mit Deep Learning und Convolutional Neuronal Networks treten Technologien an, die oftmals überraschend gute Ergebnisse aus den hohen Auflösungen mit diesen bereits sehr kleinen Pixeln generieren.

Es sind sogar Kameras mit bis zu 1µm Pixeln zu erwerben – meist gibt das Objektiv diese Auflösung jedoch nicht mehr her. Daraus resultieren dann auch in der Bildverarbeitung enttäuschend sinnlose Konstrukte: Viel Processing in unscharfen Bildern.

Und so gilt mehr denn je, die (hochauflösende) Kamera mit viel Augenmaß auf den jeweiligen Verwendungszweck abzustimmen – als Ganzheit mit Objektiv und dem Processing im Rechner. Passt diese Kombination nicht, dann scheitert die Idee mit höherer Auflösung bessere Bilder zu generieren. Qualifizierte Beratung auf der Basis nachprüfbarer Messprotokolle ist hier der Schlüssel zu einem kostengünstigen und sehr guten Machine Vision System.

Trend zu höheren Auflösungen

Es gibt schon immer Applikationen, die hohe Auflösungen benötigen. Gerade in der Wafer Produktion oder der Display Herstellung wird bei Kameras nach immer höherer Auflösung verlangt. Der Trend ist jedoch eindeutig: Durch den Wandel in der Aufgabenstellung im Rahmen von Industrie 4.0 und zunehmendem Einsatz von Robotik werden hochauflösende Kameras mehr und mehr Aufgaben in unseren Fertigungshallen übernehmen.

Neue Pixelmonster

Erstmals werden in diesen Monaten neue bezahlbare Industriekameras jenseits der 100 Megapixel vorgestellt. So stellt SVS-Vistek eine Kamera mit 120 Megapixel, 2.4µm Pixelgröße und einem überragenden dynamic Range vor. Derartige Pixelmonster können Aufgaben übernehmen, die bisher nur mit Verrenkungen oder gar nicht lösbar waren. Beispiele finden sich z.B. in oben genannten industriellen Bereichen wie FPD oder Solar Wafer. Doch je höher die Auflösungen werden, um so mehr gilt: Die Aufgabe definiert die zu verwendende Auflösung in Verbindung mit der passenden Optik. Eine sorgfältige Abstimmung mit know how eröffnet dann neue Wege und Möglichkeiten.