Mit der Kombination aus modernsten CMOS-Flächensensoren, eigens entwickelter FPGA-Logik und pulsierender LED-Stroboskopbeleuchtung realisiert die AIT-Forschungsgruppe High-Performance Vision Systems die xposure:1M-Plattform auf Basis der SVS-Vistek Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE. Diese Lösung erreicht eine effektive Zeilenrate von einer Million pro Sekunde und ermöglicht dank kurzer Belichtungszeiten von circa einer Mikrosekunde, selbst bei hohen Prozessgeschwindigkeiten in industriellen oder IoT-Umgebungen gestochen scharfe Bildaufnahmen ohne Bewegungsunschärfe. Über die 10GigE-Vision-Schnittstelle erfolgt ein verlustfreier Datentransfer in
Inhaltsverzeichnis: Das erwartet Sie in diesem Artikel
Mikrotron EoSens 2.0 XGE ermöglicht 1 MHz-Bildrate dank FPGA-Integration
Mit der Kombination aus einem schnellen LUX19HS-CMOS-Flächensensor, der Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE-Kamera und einer spezialisierten FPGA-Logik erreicht das AIT-System eine Zeilenrate von einer Million pro Sekunde. Die Echtzeitlogik steuert die Sensorbelichtung und das stroboskopische LED-Flash präzise nach dem Bewegungstempo des Prüflings. Durch das Zusammenfügen einzelner Sensorsegmente entsteht ein lückenloser Bildstrom, der für ultraschnelle Inline-Inspektionen mit hoher Detailauflösung optimiert ist. Das System bietet Anwendern zuverlässige und skalierbare Highspeed-Prüfprozesse in Echtzeit.
Echtzeit-FPGA-Logik synchronisiert präzise artefaktfrei Flächenscans mit Bewegung und LED-Blitz
Durch den Einsatz moderner CMOS-Flächensensoren kann das AIT-System deutlich höhere Bildraten als klassische Zeilenkameras erzielen. Die vorhandene FPGA-Logik wurde um dedizierte Echtzeitmodule erweitert, die Flächenerfassung, Objektbewegung und LED-Beleuchtung millisekundengenau abstimmen. Parallel arbeiten integrierte Bildkorrekturroutinen, die ungleichmäßige Ausleuchtungen und Schatten bereits vor Datenübertragung automatisch kompensieren. Auf diese Weise liefert die Kamera verzerrungsfreie Ergebnisse, die unmittelbar für präzise Qualitätskontrollen in Hochgeschwindigkeitsprozessen bereitstehen. Zusätzlich reduzieren diese Prozesse den Aufwand für externes Preprocessing nachhaltig.
EoSens Creation 2.0 XGE erlaubt eigene FPGA-IP für Vorverarbeitung
Im Kern des 1-MHz-Bildverarbeitungssystems arbeitet die Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE von SVS-Vistek mit dem LUX19HS-Sensor von Luxima, der ohne Frame Overhead Time auskommt. Durch die offene FPGA-Architektur können maßgeschneiderte IP-Cores für Filter, Korrekturen oder Kantenextraktion geladen werden. Die Kamera erfasst acht schmale Zeilenabschnitte und setzt sie zu einem kontinuierlichen Datenstrom zusammen. Dieses Verfahren ermöglicht lückenlose Inspektionen mit einer Zeilenrate von einer Million pro Sekunde.
125000 Bilder pro Sekunde dank acht Zeilen und FPGA-Integration
Durch die Limitierung auf acht Zeilen mit jeweils 1.024 Pixeln erzielt das xposure:1M-System eine sensorseitige Bildrate von 125.000 Bildern pro Sekunde. Diese Konfiguration generiert eine äquivalente Zeilenrate von einer Million Linien in der Sekunde, was ultraschnelle Produktionsprozesse ermöglicht. Die verbaute 10GigE-Vision-SFP+-Schnittstelle transportiert die resultierenden Bildvolumina verlustfrei über Glasfaser und garantiert selbst bei großen Entfernungsstrecken eine konstante, verzögerungsfreie Datenübertragung für effizientes Monitoring und Inline-Inspektionen. Hochauflösende Analysezyklen robust unterstützt zuverlässig im Dauerbetrieb.
xposure:flash-Technologie setzt maximale LED-Überstromleistung frei für präzise schnelle Belichtungen
Die Belichtung erfolgt in nur circa 1 µs bei maximaler LED-Leistung, um selbst bei hohen Förderbandgeschwindigkeiten Bewegungsunschärfe effektiv zu eliminieren. Mit der xposure:flash-Stroboskoptechnik wird ausschließlich ein schmaler ROI-Bereich in präzisen Pulsen ausgeleuchtet, wodurch hohe LED-Überstromimpulse möglich werden. Diese punktgenaue Ausleuchtung reduziert Artefakte im Bild und sorgt für eine gleichmäßige Helligkeit über wenige Zeilen. So bleibt die Bildqualität auch bei 1 MHz-Zeilenrate einwandfrei erhalten. Parallel verhindert eine interne Korrekturlogik im FPGA effizient Schattenbildungen.
SVS-Vistek bietet AIT exklusiven HDL-Programmiersupport und individuelle hochperformante Kameraanpassungen
Das AIT-Team erhielt von SVS-Vistek praxisorientierte Workshops zur HDL-Programmierung der eingesetzten Kamera, ergänzt durch exklusive Firmware-Modifikationen für erweiterte Spezialfunktionen. Diese Kombination aus Schulung und individualisierten Anpassungen ermöglichte es, komplexe technische Anforderungen unmittelbar zu integrieren. Trotz kurzer Deadlines garantiert die partnerschaftliche Begleitung während der Entwicklungs- und Einführungsphase sowie der nachhaltige Support eine stabile Systemperformance. Aus Sicht des AIT war diese vertrauensvolle Kooperation der Schlüssel zum erfolgreichen Projektabschluss und optimierten wichtigen Arbeitsablauf.
System erreicht 10 µm Pixelauflösung bei 1 Million Zeilen pro Sekunde
Im Testaufbau drehte sich eine mit einer Banknote beklebte Trommel mit einer Tangentialgeschwindigkeit von 10 m/s. Die Bildaufnahme konzentrierte sich auf eine ROI von acht Zeilen, wobei das xposure:1M-System konstant 125.000 Einzelbilder pro Sekunde lieferte. Somit wurden insgesamt eine Million Zeilen pro Sekunde erfasst. Dank der resultierenden Sensorkonfiguration betrug die räumliche Auflösung 10 µm pro Pixel und ermöglichte die sichere Detektion 200-µm-kleiner Details. Sie minimierte Bewegungsunschärfe und sicherte konstante Schärfe.
Schnelle Draht-, Kabel- und Metallbandprüfung dank xposure:1M hochauflösender Technologie
Die Kamera Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE von SVS-Vistek (Foto: Roland Maier. SVS-Vistek)
Die xposure:1M-Technologie kombiniert ultraschnelle CMOS-Detektion und FPGA-basierte Echtzeitverarbeitung, um Drähte, Kabel sowie Metallbänder präzise zu kontrollieren. Sicherheitsdrucke auf Banknoten oder Pässen werden lückenlos erfasst, während Verpackungen und taktile Braille-Codes zuverlässig gelesen werden. Leiterplatten-Inspektionen und Batterie-Folienprüfungen erfolgen mit hoher Auflösung, und Gleis- oder Straßenoberflächen lassen sich kontinuierlich überwachen. Zeitmultiplex-Aufnahmen für Inline Photometric Stereo ermöglichen darüber hinaus die virtuelle Rekonstruktion dreidimensionaler Oberflächenreliefs ohne Systemunterbrechungen im laufenden Betrieb, zur maximalen Effizienz und kosteneffizient.
1-MHz-Zeilenrate des xposure:1M-Systems realisiert hochpräzise Qualitätskontrolle in skalierbaren IoT-Umgebungen
Das AIT-System kombiniert innovative Flächensensoren mit individueller FPGA-Programmierung und ultraschneller LED-Stroboskopbeleuchtung, um kontinuierliche Hochgeschwindigkeitsaufnahmen zu ermöglichen. Durch die Emulation einer 1-MHz-Zeilenkamera bei voller Bildauflösung werden auch kleinste Strukturen klar erfasst. Korrekturen für Beleuchtungsschatten und Sensorineffizienzen erfolgen bereits in Echtzeit. Die 10GigE-Vision-Schnittstelle garantiert eine unterbrechungsfreie Datenübertragung. Diese robuste Lösung unterstützt Automatisierung, Maschinenlernen und Fernüberwachung in verschiedensten Industrie- und IoT-Anwendungen. Modulare Architektur ermöglicht einfache Vor-Ort-Kalibrierung, flexible Erweiterungen, automatische Fernwartung und zuverlässige Langzeitwartung.
