In Wien entstand im AIT Austrian Institute of Technology eine Highspeed-Vision-Lösung, die FPGA-basierte Echtzeitlogik, CMOS-Flächensensoren und eine hocheffiziente LED-Stroboskopbeleuchtung kombiniert. Kernstück bildet die Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE von SVS-Vistek, die mit angepasster IP im FPGA eine Zeilenrate von einer Million pro Sekunde erzielt. Die pulverbefeuerte Beleuchtung begrenzt Bewegungsunschärfen bei kurzen Belichtungszeiten und ermöglicht präzise Inspektionen industrieller und IoT-Prozesse. Selbst kleinste Strukturmerkmale bis zehn Mikrometer lassen sich zuverlässig erfassen analysieren.
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Ultraschnelle Inspektionen bei 1 MHz-Zeilenrate durch moderne Flächensensorik möglich
Eine entscheidende Neuerung liegt in der FPGA-basierten Echtzeitverarbeitung, die in einer handelsüblichen Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE-Kamera implementiert ist. In Verbindung mit modernen CMOS-Flächensensoren und schnell pulsierten LED-Blitzen werden jeweils acht Zeilen mit je 1?024 Pixeln zu Blöcken gebündelt. Diese Blöcke fügen sich zu einem kontinuierlichen Datenstrom mit einer effektiven Zeilenrate von einer Million pro Sekunde, ideal für Hochgeschwindigkeitskontrollen. Dank präziser FPGA-Sensor-Licht-Synchronisation werden extrem schnelle Produktionsprozesse zuverlässig und effizient geprüft.
In-Kamera-Korrektur eliminiert Schattierungsartefakte für lückenlose Bilder bei hohen Geschwindigkeiten
Im Vergleich zu traditionellen Zeilenkameras nutzt die AIT-Lösung fortschrittliche CMOS-Flächensensoren, die pro Zeiteinheit deutlich mehr Bildinformationen erfassen. Eine maßgeschneiderte FPGA-Erweiterung innerhalb einer Standardcam realisiert Echtzeit-Synchronisation zwischen Sensor, Objektbewegung und LED-Pulsbeleuchtung. Auf Hardwareniveau werden unerwünschte Schattenbildungen dank integrierter Korrekturalgorithmen bereits vor Auslesung gelöscht. Das Ergebnis ist eine stabile Bildqualität ohne Nachbearbeitung, die sich flexibel in automatisierte Produktionsumgebungen integrieren lässt. Sie unterstützt schnelle Abläufe, minimiert Unschärfe und sorgt für dauerhaft zuverlässige Ergebnisse.
Teilaufnahmen verketten in EoSens Creation 2.0 XGE für 1-MHz-Scan
Die Basis des xposure:1M-Systems ist die handelsübliche Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE von SVS-Vistek, bestückt mit dem schnellen LUX19HS-CMOS-Sensor ohne Overhead-Zeiten. Über eine offene FPGA-Schnittstelle lassen sich kundeneigene Bildverarbeitungsroutinen direkt in Hardware ausführen. So werden Sensor-Output und Folgealgorithmen eng synchronisiert. Parallel dazu verschmilzt die Logik Teilaufnahmen zu einem fortlaufenden Zeilenstrom, der die Voraussetzung für den lückenlosen 1-MHz-Scan liefert.
10GigE-Vision-SFP+ Schnittstelle ermöglicht verzögerungsfreie Übertragung großer Datensätze via Glasfaser
Eine Reduktion auf acht Pixelzeilen mit 1.024 Pixel breite pro Zeile erlaubt dem xposure:1M-System eine sensorseitige Abtastrate von 125.000 Einzelbildern pro Sekunde. Dies entspricht einer effektiven Zeilenrate von 1 MHz für lückenlose, hochauflösende Scans. Die integrierte 10GigE-Vision-SFP+-Schnittstelle nutzt Glasfasermedien zur latenzfreien Übertragung großer Datenpakete über längere Strecken. So bleiben hohe Bildraten und Qualität auch in verteilten Prüfständen und Automationslinien konsistent und störungsfrei. Branchenübergreifend unterstützt dieses Setup Echtzeitprozesskontrolle und reduziert Inspektionsfehler signifikant.
Homogene Helligkeit im Aufnahmebereich dank pulsförmiger LED-Ausleuchtung ermöglicht Schärfe
Mit einer nur 1 µs kurzen Belichtungsdauer bei maximaler Lichtintensität gelingt eine nahezu rückstandsfreie Abbildung bewegter Objekte. Die xposure:flash-Stroboskop-Technologie steuert den LED-Puls genau auf einen schmalen Pixelstreifen von nur wenigen Zeilen und nutzt dynamische Überstromimpulse zur Erzeugung einer gleichmäßigen Ausleuchtung. Dieses Verfahren verhindert inaktive Zeiten und kompensiert Helligkeitsschwankungen automatisch. Folglich bleiben selbst mikrofeine Strukturen trotz einer Zeilenrate von einer Million pro Sekunde klar und kontraststark sichtbar. Ohne Nachbearbeitung entstehen hochwertige Bilder.
Intensive Entwicklungsbetreuung durch SVS-Vistek sichert reibungslosen Projektverlauf beim AIT
SVS-Vistek ermöglichte dem AIT-Team praxisnahe Schulungen zur HDL-Programmierung der Kamerahardware und implementierte individuelle Erweiterungen für spezielle Funktionen. Dank dieser eigens entwickelten Modifikationen und der Hands-on-Unterstützung während der Entwicklungs- und Einschulungsphase konnten technische Hürden frühzeitig beseitigt werden. Der fortwährende Support durch SVS-Vistek sorgte für schnelle Anpassungen und Optimierungen. Laut AIT trug diese enge Kooperation entscheidend dazu bei, das Projekt termingerecht und in hoher Qualität abzuschließen. Sie ermöglichte reibungslosen Wissenstransfer sowie Prozessverbesserungen.
Selbst 200 µm kleine Zeichen auf Banknoten werden sicher gelesen
Ein Demonstrationsversuch nutzte eine mit Banknoten besetzte Trommel, rotierend mit 10 m/s, um die Leistungsfähigkeit des xposure:1M-Systems zu prüfen. Die Kamera fokussierte ihre ROI auf acht Zeilen, wobei sie 125.000 Frames pro Sekunde aufnahm. Dadurch ergab sich eine effektive Zeilenrate von einer Million Zeilen pro Sekunde. Die resultierende Bildauflösung lag bei 10 µm pro Pixel, sodass selbst Elemente mit einer Größe von nur 200 µm eindeutig und kontrastreich dargestellt wurden.
1-MHz-Scanning ermöglicht zuverlässige Sicherheitsdruck- und Braille-Codekontrolle in Echtzeit industriell
Die Kamera Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE von SVS-Vistek (Foto: Roland Maier. SVS-Vistek)
Die xposure:1M-Lösung bietet eine vielseitige Plattform für die optische Inspektion in industriellen und IoT-Umgebungen. Sie deckt die Prüfung von Drähten, Kabeln und Metallbändern ebenso ab wie die Qualitätskontrolle von Sicherheitsdrucken auf Banknoten und Pässen. Auch Verpackungs- und Braille-Codes werden automatisiert erkannt, während Leiterplatten und Batterie-Folien in Echtzeit überwacht werden. Mit Inline Photometric Stereo und Zeitmultiplexierung lassen sich Oberflächenstrukturen präzise dreidimensional auswerten. Skalierbar und netzwerkfähig ideal für die Integration in Fertigungsstraßen.
AIT und SVS-Vistek präsentieren skalierbare Highspeed-Visionlösung für anspruchsvolle Automatisierung
Mittels der xposure:1M-Technologie werden in der Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE Bildsequenzen mit Effektivraten von einem Million Linien pro Sekunde erzeugt. Eine maßgeschneiderte Echtzeit-FPGA-Logik steuert die simultane Auslesung, interne Korrekturen und LED-Blitztrigger synchron. Dank optimierter CMOS-Flächensensoren entstehen Bildströme ohne Frame-Overhead. Die 10GigE-Vision-Schnittstelle überträgt Daten hochperformant. Entwickelt für drahtlose IoT-Netzwerke, gewährleistet das System präzise Inspektionen selbst in dynamischen Fertigungsprozessen. Optionale Softwaremodule und APIs vereinfachen Integration in Leitsysteme und beschleunigen rasante Inbetriebnahme.
