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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Beleuchtung in einem industriellen Bildaufnahmesystem.
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Die Effektivität von Industriekamerasystemen (sogenannte Machine-Vision-Systeme oder MV-Systeme) ist oft vom Zusammenspiel vieler einzelner Elemente abhängig, einschließlich der Beleuchtung solcher Systeme. So werden bspw. in solchen Systemen vermehrt Beleuchtungssteuerungen mit Leuchtdioden (Light Emitting Diodes (LEDs)) eingeführt. LED-Beleuchtungssteuerungen sind ein wesentliches Element jedes Bildverarbeitungssystems, bei dem die Beleuchtungsintensität optimiert und die Sequenz zwischen Bildkameras und Leuchten präzise zeitgesteuert (getriggert) werden muss. Dies ist bspw. der Fall bei einer Puls- bzw. Blitzsteuerung (wobei die Einschaltdauer einer Leuchte mit der Kamera und dem Zielobjekt synchronisiert werden soll), bei einer Überblitzsteuerung (wobei die Leuchte während eines kurzen, definierten Zeitraums eine erhöhte Lichtintensität abgeben soll), bei einer Dauerstromversorgungssteuerung (wobei für die Beleuchtung eine hochstabile konstante Stromversorgung erreicht werden soll), bei einer Steuerung von Mehrfach-Beleuchtungssystemen (wobei eine Intensitätssteuerung und/oder Hochgeschwindigkeitssynchronisierung von Einzel- und Mehrfachtriggern erreicht werden soll), oder bei einer ferngesteuerten Konfigurationsänderung in Systemen, bei denen eine ferngesteuerte Einstellung von Beleuchtungssystemparametern von Vorteil ist (z.B. für ein effektiveres Einrichten bei der Systeminbetriebnahme).
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Während LED-Leuchten meist als 12V- oder 24V-Leuchten ausgeführt sind, handelt es sich bei den eigentlichen LEDs um Halbleitergeräte, deren Lichtstärke sich direkt aus dem durch das Gerät fließenden Strom ergibt und nicht aus der Spannung. Meist weisen die LED-Hersteller darauf hin, dass für einen wirkungsvollen Einsatz eine Stromsteuerung erfolgen sollte. In der Regel ist auf LED-Datenblättern angegeben, dass sehr kleine Änderungen der LED-Spannung zu großen Änderungen im LED-Strom führen und große Änderungen im LED-Strom zu großen Änderungen der ausgegebenen Lichtintensität führen. Daher wird bei LED-Steuerungen der Strom und nicht die Spannung gesteuert, so dass die ausgegebene Lichtleistung stabil und genau geregelt werden kann. Durch die Stromsteuerung wird also eine genaue Steuerung der LED-Lichtleistung ermöglicht, wobei als zusätzlicher Vorteil für den Anwender bspw. das Überblitzen der Leuchten zur Erhöhung der Lichtleistung möglich ist.
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Die LED-Technik und Materialwissenschaft haben sich in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt. Neuere LEDs verfügen über große Helligkeit und hohe Lichtintensität und bieten damit auch Lösungen für Anwendungen, die früher nur Glühlampen- oder anderen Beleuchtungstechniken vorenthalten waren. Bei neueren Hochleistungs-LEDs werden daher auch entsprechende Hochleistungssteuerungen benötigt.
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Beleuchtungssteuerungen besitzen als Betriebsarten im Allgemeinen einen Puls- und einen Dauerbetrieb. Beim Dauerbetrieb ist die Beleuchtung ständig eingeschaltet. Dies ist somit die einfachste Betriebsart, da die Beleuchtungsintensität der einzige Parameter ist, der eingestellt werden muss. Überblitzen ist nicht zulässig. Beim Pulsbetrieb wird die Beleuchtung nur bei Bedarf eingeschaltet. Ist ein Lichtpuls erforderlich, erhält die Steuerung ein Triggersignal, das von einer Kamera an die Beleuchtungssteuerung weitergeleitet werden kann. Dabei kann die Verzögerung zwischen dem Triggersignal und dem Ausgabepuls, die Pulslänge und die Pulsintensität konfigurierbar sein.
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Erforderliche Beleuchtungsparameter (wie bspw. der Strom nennwert einer einzusetzenden LED-Leuchte odgl.) werden typischer Weise vom Anwender eingegeben. Dies kann über eine Hardware-Benutzerschnittstelle, eine webseitenbasierte Internetschnittstelle oder ein Konfigurations- oder Applikationsprogramm an einem Beleuchtungssteuergerät (Beleuchtungs-Controller) erfolgen. Ferner können auch kundenspezifische Steuerungseigenschaften bspw. als Firmware-Funktion bereitgestellt werden. So kann z.B. bei jedem Trigger eine Reihe von Pulsen verschiedener Intensität an verschiedenen Beleuchtungskanäle ausgegeben werden, wobei die Sequenzlänge, die verschiedenen Intensitäten sowie die Pulsweite pro Kanal konfigurierbar sind.
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Somit werden herkömmliche Industriekamerasysteme mit steuerbarer Beleuchtung meist mit drei separaten Systemkomponenten (Kamera, Beleuchtungssteuerung und Beleuchtungsgerät) betrieben, die von verschiedenen Firmen geliefert werden und jeweils durch Parametrisierung mittels getrennter Benutzerschnittstellen aufeinander abgestimmt werden mussten. Die Komponenten müssen beim Anwender bspw. jeweils über eigene Web-Schnittstellen konfiguriert und angepasst werden. Dies ist recht mühsam und führt zu einem hohen Aufwand bei der Einrichtung von Industriekamerasystemen für spezielle Nutzeranwendungen.
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Stemmer Imaging: „trinitiTM technology - Expert control of Maschine Vision lighting ... made easy“, Puchheim, 2015 (B-GARD022-06/2015) offenbart ein Werbeprospekt zur Trinity-Technologie, wobei eine Kamera und ein Beleuchtungscontroller (sog. trinity Controller) über jeweils eigene Schnittstellen an ein übergreifendes Netzwerk (GigE-Vision oder Ethernet/IP) angeschlossen sind und die Beleuchtungsparameter mittels einer auf einem ebenfalls an das Netzwerk angeschlossene Laptop installierten Anwenderprogrammierungsschnittstelle (API) eingestellt werden können.
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Ferner offenbart die US 2014 / 0 098 225 A1 eine Industriekamera mit aufsteckbarem und damit an der Kamera angeordnetem Beleuchtungsmodul. Eine elektrische Verbindung zwischen dem Beleuchtungsmodul und der Kamera erfolgt über eine Steckverbindung. Die Kamerabenutzerschnittstelle dient hier nicht zur Steuerung des Beleuchtungsmoduls. Das Beleuchtungsmodul wird nämlich über eine separate Steuereinheit gesteuert.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2013 216 196 A1 ein Bildverarbeitungssystem mit Kamera und Beleuchtungsanordnung, wobei eine getrennte Steuereinheit einer Datenverarbeitungseinheit die Kamera über eine erste Schnittstelle und die Beleuchtungsanordnung über zweite Schnittstellen steuert.
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Darüber hinaus offenbart die US 2009 / 0 033 761 A1 eine Smart-Kamera mit integrierter Steuerung für einen internen oder externen Beleuchtungscontroller.
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Schließlich offenbart die US 2003 / 0 206 650 A1 ein Industriekamerasystem (Vision System) zur Ansteuerung sowohl einer Kamera als auch mehrerer Lichtelemente 220-240.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungssteuerung für ein industrielles Bildaufnahmesystem mit verbesserter Bedienbarkeit bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 11, und ein Computerprogramm nach Anspruch 13.
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Dementsprechend kann die Kamerabedienungsschnittstelle unter Verwendung der direkten Kommunikationsschnittstelle zu dem Beleuchtungssteuergerät neben der Einstellung der Kameraparameter auch zur Einstellung der Beleuchtungsparameter genutzt werden, so dass nur noch eine Bedienungsschnittstelle direkt an der Industriekamera erforderlich ist. Dies ermöglicht folglich eine sehr einfache Ersteinrichtung und Bedienung des gesamten industriellen Bildaufnahmesystems (MV-Systems), da lediglich eine Software-Schnittstelle genutzt werden muss. Ferner kann die Anzahl der erforderlichen Kabel- bzw. Netzwerkverbindungen aufgrund der direkten Kommunikationsschnittstelle zwischen Industriekamera und Beleuchtungssteuergerät reduziert werden. Schließlich kann bei einer bidirektionalen Datenübertragung über die Kommunikationsschnittstelle noch eine Rückmeldung vom Beleuchtungssteuergerät zur Industriekamera implementiert werden, sodass ein Beleuchtungsstatus, also Betriebszustand, Fehlerzustand, Temperatur etc. zurückgemeldet und dem Anwender an der Kamerabedienungsschnittstelle angezeigt werden kann.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung kann die Industriekamera ein Kameramodul für Embedded-Vision-Systeme und/oder die Bedienungsschnittstelle eine GenICam-kompatible Schnittstelle umfassen.
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Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung kann die Verbindungsleitung zur Übertragung binärer Informationen ausgestaltet sein.
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Gemäß einer dritten vorteilhaften Weiterbildung kann die Kommunikationsschnittstelle genutzt werden zur Signalisierung für eine automatische Erkennung des Beleuchtungssteuergeräts, eine automatische Parametrierung der Industriekamera und des Beleuchtungssteuergeräts, einen vereinfachten Pulsbetrieb und/oder für eine Übernahme der Beleuchtungssteuerung durch die Industriekamera.
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Gemäß einer vierten vorteilhaften Weiterbildung kann die Kommunikationsschnittstelle genutzt werden zur Rückmeldung von zumindest einem aus Lichtparametern, Fehlern und Beleuchtungszuständen von Beleuchtungsgeräten zu der Industriekamera.
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Gemäß einer fünften vorteilhaften Weiterbildung kann zur Regelung der Helligkeit einer Bildaufnahme durch die Industriekamera auch die Helligkeit der Beleuchtung über die Kommunikationsschnittstelle gesteuert werden.
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Die Komponenten der zur Lösung der vorgenannten Aufgabe vorgeschlagenen Vorrichtungen können einzeln oder gemeinsam als diskrete Schaltkreise, integrierte Schaltkreise (z. B. Application-Specific Integrated Circuits (ASICs)), oder programmierbare Schaltkreise (z. B. Field Programmable Gate Arrays (FPGAs)) realisiert sein. Insbesondere die Industriekamera kann ein FPGA als zentrales Bauteil mit den erweiterten Schnittstellenfunktionen aufweisen. Ferner können die Schritte der Verfahrensansprüche als Software-Programm oder Software-Routine zur Steuerung des Prozessors eines Mikrocontrollers zu deren Ausführung realisiert sein.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Beleuchtungssteuerung mit jeweils eigenständigen Steuerungsschnittstellen;
- 2 ein schematisches Blockschaltbild eines Beleuchtungssystems mit kameraseitiger Steuerschnittstelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
- 3 ein Beispiel für ein industrielles Bildaufnahmesystem mit Beleuchtungssteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen wird ein verbessertes Bedienungskonzept für die Beleuchtungssteuerung von Industriekamerasystemen vorgestellt, wobei zunächst ein Überblick über den aktuellen internen Entwicklungsstand der Anmelderin gegeben werden soll.
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Die Bedienbarkeit von Industriekamerasystemen wurde durch standardisierte Netz- und Kommunikationsarchitekturen verbessert. So wurde bspw. durch den Standard „Gigabit-Ethernet for Machine Vision“ (GigE Vision) ein Schnittstellenstandard für Kameras definiert, der die bewährte und preisgünstige Ethernet-Netzwerktechnik für die Kommunikation zwischen Kamera und Personal Computer (PC) nutzt. GigE Vision bietet dabei ein offenes Gerüst für die Übertragung von Bildern und Kontrollsignalen zwischen Kameras und PCs über Standard-Gigabit-Ethernet-Leitungen. Neben dem Vorteil der Kabellänge ermöglicht GigE Vision eine erhöhte Datensicherheit. Ferner wurde mit dem Standard „Generic Interface for Cameras“ (GenICam) eine allgemein gültige Schnittstelle zur Kamera-Steuerung für alle Kameras geschaffen, die unabhängig von der Schnittstelle und den Kamera-Eigenschaften ist. Es kann mit den unterschiedlichsten Übertragungsmedien wie z.B. GigE, CameraLink, USB etc. genutzt werden. Das Ziel ist hierbei, dass die Kamera selbst dem System mitteilt, welche Funktionen zur Verfügung stehen und einen einheitlichen Zugriff auf Konfiguration und Bildeinzug sicherstellt, ohne dass spezifische Software des Herstellers genutzt werden muss. Die Schnittstellen-Technologie industrieller Kameras (wie z.B. GigE Vision oder CameraLink) kann somit von der Programmier-Schnittstelle der Benutzer-Anwendung (Application Programming Interface (API)) entkoppelt werden.
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Unter Verwendung der vorgenannten Standards kann eine verbesserte Bedienbarkeit von Industriekamerasystemen durch direkte Kommunikation zwischen den Komponenten Beleuchtungssteuerung (z.B. Controller) und Steuergerät (z.B. Personal Computer (PC)) erreicht werden.
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1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Beleuchtungssteuerung, bei der bspw. standardisierte Schnittstellen verwendet werden können. Ein Steuergerät 110 (z.B. PC, Laptop odgl.) mit einer Anwendungsschnittstelle 111 zur Integration der Beleuchtungssteuerung in einem Industriekamerasystem ist bspw. über eine beliebige Datenverbindungsstrecke 100 (z.B. ein Datenkommunikationsnetzwerk wie GigE Vision oder Ethernet/IP) mit einem Beleuchtungssteuergerät (z.B. Beleuchtungs-Controller) 120 verbunden. Dadurch kann der Anwender unter Verwendung des Steuergeräts 110 und bspw. einer dort angezeigten Benutzeroberfläche der Anwendungsschnittstelle 111 eine Konfiguration und/oder Statusüberwachung von an dem Beleuchtungssteuergerät 120 angeschlossenen Lichtquellen 121-12n (z.B. LED-Leuchten) durchführen. Stromversorgung und Datenaustausch zwischen dem Beleuchtungssteuergerät 120 und den Lichtquellen 121-12n können dabei über separate Leitungsverbindungen erfolgen.
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Ferner kann auch eine Steuerung der Konfiguration und/oder Bildaufnahme einer Industriekamera 131 über eine entsprechende Kameraschnittstelle (z.B. GenICam, GigE Vision) 112 am Steuergerät 110 vorgenommen werden. Dabei kann die Kamera bspw. über eine Triggerleitung T ein Triggersignal zur Synchronisation der Beleuchtungssteuerung mit der Bildauslösung an das Beleuchtungssteuergerät 120 abgeben.
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Somit kann die Beleuchtungssteuerung in das Industriekamerasystem integriert werden, so dass der Anwender die Lichtquellen 121-12n unter Verwendung des Steuergeräts 110 konfigurieren und deren Zustand überwachen kann. Bspw. kann der Anwender die Zeitsteuerung des gesamten Industriekamerasystems inklusive Kameras und Pulsbetrieb der Beleuchtung am selben Steuergerät 110 einrichten.
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Nachteilig ist dabei aber weiterhin, dass das Beleuchtungssteuergerät 120 über die eigene Anwendungsschnittstelle 111 gesteuert und parametrisiert werden muss und keine direkte Rückmeldung von dem Beleuchtungssteuergerät 120 zu der Industriekamera 131 möglich ist.
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Gemäß den Ausführungsbeispielen wird eine neue digitale Kommunikationsmöglichkeit zwischen Industriekamera und Beleuchtungssteuergerät bereitgestellt, so dass das gesamte MV-System über eine einzige kameraseitige Benutzerschnittstelle eingerichtet und parametriert werden kann. Dadurch kann der Anwender bspw. bereits über die (webbasierte) Kameraeinstellung auch Beleuchtungsparameter (wie etwa Helligkeit, Blitzdauer, Latenzen etc.) einstellen und bei optionaler bidirektionaler Kommunikation auch Rückmeldungen vom Beleuchtungssteuergerät erhalten.
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2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines MV-Systems mit Beleuchtungssteuerung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Gemäß 2 umfasst das MV-System eine Industriekamera 231 (z.B. eine GenlCamkompatible, kabelgebundene MV-Kamera), die mittels eines Steuergeräts 210 (z.B. PC, Laptop odgl.) über eine Kamerabedienungsschnittstelle 212 (z.B. GenICam, GigE Vision) gesteuert und parametrisiert werden kann. Beispielsweise handelt es sich bei der Industriekamera 231 um ein Kameramodul für Embedded-Vision-Systeme, das gängige MV-Standards erfüllt und GenICam-konform ist. Dabei sind unterschiedlichste Ausprägungen von Embedded-Vision Systemen möglich.
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Alternativ kann die Industriekamera 231 auch über die Kamerabedienungsschnittstelle 212 mittels einer Programmierschnittstelle (Application Programming Interface (API)) zur Kamerakonfiguration und Bildakquisition an einen Einzelplatinen-Computer (Single Board Computer (SBC)) oder über eine auf einer Niederspannungsdifferenzsignalisierung (Low Voltage Differential Signaling (LVDS)) basierenden Datenübertragung direkt an ein Ein-Chip-System (System-on-Chip (SoC)) oder eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (Field Programmable Gate Array (FPGA)) angeschlossen sein. Dadurch kann die Industriekamera 231 für eine Vielzahl von Embedded-Vision-Lösungen genutzt werden, beispielsweise für portable medizinische Geräte, Systeme zur automatischen Kennzeichenerkennung, industrielle Inspektionslösungen, Stereokameras oder Code-Leseeinrichtungen (Code Reader).
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Bei der Kamerabedienungsschnittstelle 212 kann es sich um eine netzgebundene Schnittstelle (z.B. eine GenICam-kompatible Kamerabedienungsschnittstelle) handeln. Sie ist vorzugsweise direkt im oder am Gehäuse der Industriekamera 231 integriert, so dass ein Anschlusskabel über ein geeignetes Steckerelement angeschlossen werden kann. GigE Vision, USB3 Vision, CoaxPress und Camera Link sind moderne, weithin gebräuchliche Technologiestandards, welche die Kompatibilität der Kamerabedienungsschnittstelle 212 mit standardkonformen Komponenten und Zubehör ermöglichen. Jede dieser Technologien erfüllt spezifische Anforderungen unter anderem hinsichtlich Bandbreite, Multikamera-Konfigurationen oder Kabellängen. Auch ältere Technologien wie FireWire und USB 2.0 können je nach Anwendungsbereich eingesetzt werden.
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Bei der Programmierschnittstelle der Kamerabedienungsschnittstelle 212 kann der bestehende Programmcode ohne Änderungen für beliebige Industriekameramodelle und Betriebssysteme verwendet werden. Das zugehörige Software-Paket kann dabei typischerweise aus einem Entwicklungs-Programmsatz (Software Development Kit (SDK)) sowie aus Treibern und Tools bestehen, mittels denen die Industriekamera 231 mit einem Computersystem (z.B. Windows- oder Linux-PC oder Mac-PC) bedient werden kann. Das Software-Paket kann für alle Betriebssysteme (wie Windows, Linux x86, Linux ARM und OS X) und für alle Schnittstellen und Standards (wie GigE Vision, USB3 Vision, IEEE 1394, Camera Link und BCON for LVDS) geeignet sein und eine Reihe von Programmierbeispielen für typische Kameraanwendungen in einer Vielzahl von unterstützten Programmiersprachen (wie C, C++, C#, VB.Net) umfassen.
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Ferner umfasst das MV-System gemäß 2 ein Beleuchtungssteuergerät (z.B. ein Beleuchtungs-Controller) 220 zum Steuern und Parametrieren einer Vielzahl von Beleuchtungsgeräten (z.B. LED-Leuchten) 221-22n. Es kann über eine direkte Verbindungsleitung 200 mit der Industriekamera 231 verbunden werden. Das Beleuchtungssteuergerät 220 dient zur Steuerung der Beleuchtung und kann separat oder im Beleuchtungssystem integriert sein.
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann ermöglicht werden, auch das Beleuchtungssteuergerät 220 teilweise oder vollständig über die Kamerabedienungsschnittstelle 212 zu parametrieren und zu steuern, wobei das Beleuchtungssteuergerät 220 kein Bestandteil der Kamera ist. Eine Verbindung des Beleuchtungssteuergeräts 220 mit einem Bildverarbeitungssteuergerät (wie bspw. das Steuergerät 210) ist somit nicht mehr notwendig. Die direkte Kommunikation der Industriekamera 231 mit dem Beleuchtungssteuergerät 220 kann bspw. über eine binäre Leitung 200 (z.B. die in 1 gezeigte Triggerleitung T) erfolgen, sodass die Beleuchtung über die Kamerabedienungsschnittstelle 212 bedient werden kann. Falls die Industriekamera 231 ohnehin ein Triggersignal an das Beleuchtungssteuergerät 220 abgeben soll, kann die hierfür verwendete Leitung als Verbindungsleitung 200 genutzt werden, und es können Daten und Befehle zwischen der Industriekamera 231 und dem Beleuchtungssteuergerät 220 ausgetauscht werden. Dadurch kann die Bedienung (z.B. Einstellung der Stromstärke, Blitzdauer etc.) des Beleuchtungssteuergeräts 220 über die Kamerabedienungsschnittstelle 212 erfolgen. Die entsprechenden Bedienungselemente (z.B. GenICam-Knoten) können dann in der Kamerabedienungsschnittstelle 212 integriert sein.
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Das Beleuchtungssteuergerät 220 ist entweder in einem separaten Gehäuse oder in einem Beleuchtungsmodul integriert. Es kann einen Mikrocontroller umfassen, der die Kommunikation mit der Industriekamera 231 abwickelt und eine Treiberstufe für die Beleuchtungsgeräte 221-22n ansteuert.
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Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel kann eine bidirektionale Schnittstelle zwischen der Industriekamera 231 und dem externen Beleuchtungssteuergerät 220 eingerichtet sein, über die ein Anwender unter Verwendung der Kamerabedienungsschnittstelle 212 das Beleuchtungssteuergerät 220 und die Beleuchtung steuern und/oder abstimmen kann und auch Rückmeldungen bspw. über die Konfiguration des Beleuchtungssystems mit den Beleuchtungsgeräten 221-22n erhalten kann. Die bidirektionale Schnittstelle zwischen der Industriekamera 231 und dem Beleuchtungssteuergerät ermöglicht somit eine Parametrierung und Steuerung des Beleuchtungssteuergeräts 220 und der Industriekamera 231 über nur eine kameraseitige Benutzerschnittstelle, nämlich die Kamerabedienungsschnittstelle 212, wobei die kameraseitige Benutzerschnittstelle den GenICam-Standard unterstützen kann. So kann der Anwender über die Kamerabedienungsschnittstelle 210 bspw. Beleuchtungsparameter (wie etwa Helligkeit, Blitzdauer, Latenzen etc.) einstellen bzw. abfragen,
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Ferner kann die direkte Verbindungsleitung 200 mit der bidirektionalen Schnittstelle zwischen der Industriekamera 231 und dem Beleuchtungssteuergerät 220 für einen Datenaustausch zur automatischen Erkennung des angeschlossenen Beleuchtungssteuergeräts 220 durch die Industriekamera 231 und/oder zur automatischen Parametrierung der Industriekamera 231 und des Beleuchtungssteuergeräts 220 mit optionaler Übernahme der Steuerung durch die Industriekamera 231 genutzt werden. So können bspw. Lichtparametern (z.B. Typenbezeichnung, maximaler Strom etc.) vom Beleuchtungssteuergerät 220 bzw. den Beleuchtungsgeräten 221-22n an die Industriekamera 231 übertragen werden. Die automatische Erkennung kann bspw. über ein vorbestimmtes Signal (Signalfolge, Datenmuster, Datensequenz etc.) erreicht werden, wobei die Industriekamera 231 die Verbindungsleitung 200 überwacht und bei Erfassung des vorbestimmten Signals zunächst eine Übernahme der Steuerung anfordert und bei Erhalt einer erfolgreichen Rückmeldung von dem Beleuchtungssteuergerät 220 die Steuerung übernimmt. Durch eine solche automatische Parametrierung der Kamera kann die Nutzung einer gepulsten Beleuchtung für den Anwender deutlich vereinfacht werden, da die zeitliche Abfolge von Belichtung und Einschalten des Lichtes automatisch optimal angepasst werden kann. Eine gepulste Beleuchtung ermöglicht größere Lichtintensitäten durch geringere Wärmeerzeugung im Licht bei gleichzeitig erhöhter Lebensdauer.
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Da die Industriekamera 231 über die bidirektionale Schnittstelle erfassen kann, dass das Beleuchtungssteuergerät 220 angeschlossen ist, kann sie sich auch selbständig parametrieren (z.B. binäre Ausgänge richtig konfigurieren etc.). Da bspw. die Eigenschaften der Industriekamera 231 und des Beleuchtungssteuergeräts 220 bekannt sind, können Zeitsteuerungen (z.B. Blitzdauer, Latenzen etc.) automatisch richtig eingestellt werden.
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Ferner kann die Industriekamera 231 nunmehr zur Regelung der Helligkeit nicht nur Belichtungszeit und Verstärkung (Gain) anpassen, sondern auch die Helligkeit der Beleuchtung. Diese Regelung ist in der Industriekamera 231 besonders sinnvoll, da die Industriekamera 231 über die Information über die tatsachliche Bildhelligkeit verfügt.
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Des Weiteren kann das Beleuchtungssteuergerät 220 den Status der Beleuchtung (Bereitschaft, Temperatur, Fehler etc.) an die Industriekamera melden und diese kann dem Anwender den Zustand über die Kamerabedienungsschnittstelle 212 anzeigen.
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Auch kann eine Fehler- und/oder Status-Rückmeldung von den Beleuchtungsgeräten 221-22n zur Industriekamera 231 durch Vorsehen entsprechender Kennungsinformationen erfolgen. Dadurch stellt die Industriekamera 231 in vorteilhafter Weise die einzige Fehlerrückmeldungsquelle dar.
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Das Beleuchtungssteuergerät 220 kann auch einen eigenen Triggereingang aufweisen, mittels dem das Licht unabhängig von der Industriekamera 231 ein- und ausgeschaltet werden kann. Ferner kann auch ein Ausgang an Beleuchtungssteuergerät 220 vorgesehen sein, über den ein Fehlerzustand angezeigt werden kann.
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Die Kamerabedienungsschnittstelle 212 kann nicht nur zur Steuerung des Beleuchtungssteuergeräts 220 genutzt werden, sondern auch für ein weiteres (in 2 nicht gezeigtes) Steuergerät zur Steuerung eines Objektives benutzt werden.
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Durch diese erweiterten Bedienungs- und Rückmeldungsoptionen werden Integration und Bedienung der Beleuchtung deutlich vereinfacht. Insbesondere muss nur noch eine Programmierschnittstelle vom Anwender eingebunden bzw. eingerichtet werden.
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3 zeigt ein Beispiel für ein industrielles Bildaufnahmesystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem die Beleuchtungssteuerungen gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommen kann. Bei dem Bildaufnahmesystem handelt es sich um ein kamerabasiertes Messsystem mit drei Leuchten 321-323, das Abmessungen misst und über ein Förderband 300 zugeführte scheibenförmige Objekte 310, 312 auf Oberflächenfehler und Verunreinigungen hin untersucht. Die drei Leuchten 321-323 werden über eine (in 3 nicht gezeigte) Kamerabedienungsschnittstelle einer Industriekamera 331 für eine Aufnahme von vier Bildern des zu untersuchenden scheibenförmigen Objekts 310 gesteuert und parametriert.
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Die Steuerung der Bildaufnahmevorgänge geschieht über ein (in 3 ebenfalls nicht gezeigtes) Bildaufnahmesteuergerät, das über eine direkte Schnittstelle zur Industriekamera 331 gesteuert ist. Beim ersten Bild werden alle drei Leuchten 321-323 zur Messung der Abmessungen des zu untersuchenden scheibenförmigen Objekts 310 eingeschaltet und die Industriekamera 331 wird ausgelöst. Beim zweiten Bild wird nur die zweite Leuchte 322 mit halber Leistung zur Ermittlung von Oberflächenfehlern angesteuert und die Industriekamera 331 ausgelöst. Beim dritten Bild wird dann die erste Leuchte 321 mit niedriger Leistung zur Ermittlung von Verunreinigungen angesteuert und die Industriekamera 331 ausgelöst. Schließlich wird beim vierten Bild die dritte Leuchte 323 mit halber Leistung zur Ermittlung von darunterliegenden Eigenschaften angesteuert und die Industriekamera 331 erneut ausgelöst.
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Die über die Kamerabedienungsschnittstelle der Industriekamera 331 programmierte Beleuchtungssteuerung wird für jede Bildaufnahme einmal über das Beleuchtungssteuergerät aktiviert. Bei jeder Auslösung wird eine unterschiedliche Auswahl der Leuchten 321-323 angesteuert, um vier Bilder mit verschiedenen Beleuchtungseigenschaften aufzunehmen. Sobald das nächste zu prüfende Objekt 312 erscheint, wird die Bildaufnahmesequenz wiederholt.
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Zusammenfassend wurden Vorrichtungen und Verfahren zur Steuerung einer Beleuchtung in einem industriellen Bildaufnahmesystem beschrieben, mit einer Bedienungsschnittstelle zur Einstellung einer Vielzahl von Bildaufnahmeparametern der Industriekamera und einer Vielzahl von Beleuchtungsparametern zum Einrichten eines Beleuchtungssteuergeräts. Ferner ist eine Kommunikationsschnittstelle zum Anschließen einer direkten Verbindungsleitung zu dem Beleuchtungssteuergerät und zum Übertragen der Beleuchtungsparameter zu dem Beleuchtungssteuergerät vorgesehen. Die Kommunikationsschnittstelle kann vorzugsweise für eine bidirektionale Kommunikation mit Rückmeldungen von dem Beleuchtungssteuergerät zu der Industriekamera eingerichtet sein.
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Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Vielmehr sind vielfältige Abwandlungen im Rahmen des Umfangs der nachfolgenden Patentansprüche möglich. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung weder auf eine bestimmte Datenkommunikation noch auf eine bestimmte Schnittstellenart zwischen Kamera und Beleuchtungssteuergerät oder eine bestimmte Kamerabedienungsschnittstelle beschränkt. Andere serielle oder parallele Schnittstellen können selbstverständlich in gleicher Weise eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung kann im Zusammenhang mit jeder Datenübertragung zwischen einer Kamera und einem zur Beleuchtungssteuerung geeigneten steuerbaren Gerät eingesetzt werden.
