DE68908851T2 - Videokamera für die Überwachung. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Videokameras.
• Insbesondere betrifft die Erfindung Videokameras, die für den Einsatz bei der Qualitätssteuerung und -überwachung insbesondere kontinuierlicher Materialprozesse geeignet sind, und wird mit speziellem Bezug hierauf beschrieben. Jedoch kann die Erfindung auch andere Anwendungen einschließlich der Dokumentenaufzeichnung, der photographischen Filmabtastung, der photographischen Archivarienaufzeichnung, der Objektverfolgung und Videosicherheitseinrichtungen finden.
• Bislang sind Qualitätskontrolle und -überwachung unter Verwendung ladungsgekoppelter Bausteine (CCD) und anderer Videokameras durchgeführt werden, Gemäß einem Verfahren wurde ein Videoausgangssignal erzeugt, das eine lange, kontinuierliche Folge von Videodarstellungsteilbildern enthielt. In einer CCD-Kamera mit Vollbildtransfer wurde Licht von einer kontinuierlichen oder gepulsten Quelle für ein selektiertes Zeitintervall auf einem Abbildungsabschnitt eines CCD-Sensors fokussiert. Das Intervall wurde so ausgewählt, daß ein guter Bildkontrast ohne signifikante Unschärfe des Bildes infolge von Objektbewegung erzeugt wurde. Die Ladung auf jedem Element des Abbildungsabschnitts zeigte die empfangene Lichtintensität an. Die Ladung wurde während eines Vertikalaustastintervalls von z.B. wenigen 100 us in entsprechende Elemente eines optisch nicht sensitiven CCD-Massenspeicherabschnitts übertragen. Wenn der Abbildungsabschnitt wieder die Integration empfangenen Lichts aufnahm, wurde die Ladung elementweise aus den optisch nichtsensitiven Elementen ausgelesen, um ein Videosignal zu bilden, das ein Teilbild des resultierenden Bildes darstellte. Nachdem 1/60stel einer Sekunde oder einem anderen ausgewählten Ausleseintervall wurde die das zweite Teilbild repräsentierende Ladung vom Abbildungsabschnitt zum Speicherabschnitt übertragen. Wenn das zweite Teilbild aus dem Speicherabschnitt ausgelesen war, begann der zweite Videosignalabbildungsabschnitt die Integration von Licht, um ein drittes Teilbild zu bilden. Diese Folge wurde zyklisch zur Erzeugung eines Videosignals wiederholt, das eine Folge von einzelnen Abbildungsteilbildern darstellte.
• Die kontinuierliche Erzeugung von Abbildungsteilbildern führte dazu, daß die CCD-Kameras zur Anpassung an bestimmte umfangreiche hochqualitative Steuer- bzw. Regelsituationen unzweckmäßig waren. Wenn ein kontinuierliches Blatt oder individuelles Objekt an der CCD-Kamera vorbeigeführt wurde, repräsentierte das resultierende Videosignal eine lange Folge von Abbildungsteilbildern. Um die Abbildungen jedes Objekts zur Überwachung einer gesteuerten charakteristischen Größe nachzusehen, war es zuerst erforderlich, zu ermitteln, welcher Abschnitt des Videosignals das Teilbild bzw. die Teilbilder enthielt, die das überwachte individuelle Objekt oder den überwachten Abschnitt des kontinuierlichen Blattes oder Bogens repräsentierten. Zweitens war es erforderlich, innerhalb des Teilbildes die tatsächliche Stelle des überwachten Objektes oder Blattausschnitts zu bestimmen. War eine verstärkte Beleuchtung erforderlich, so wurde die Auslösung eines Strobe-Lichts Lichts dem interessierenden Teilbild koordiniert. Falls das Strobe-Licht nicht vollständig mit einer gemeinsamen Stelle des Objekts oder Blattabschnitts innerhalb des Teilbildes von Interesse (der Teilbilder von Interesse) koinzidierte, so hätten dann die Beleuchtungsintensitäten und Objektformen innerhalb der interessierenden Teilbilder für jedes Objekt oder jeden Blattabschnitt variiert. Falls der Strom von Objekten oder der Blattstrom sich im Vergleich mit einem 60stel einer Sekunde oder anderen Teilbildexpositionszeit rapide bewegte, dann hätte jedes Objekt in einer anderen Position innerhalb des selektierten interessierenden Teilbildes vorgelegen. Diese unterschiedliche Lage des Objekts erforderte nicht nur die Identifizierung der Objektposition im Videoteilbild, sondern konnte auch zu unterschiedlichen Belichtungsbedingungen aul dem Objekt führen. Diese Ungenauigkeiten in der Zeitsteuerung, Positionierung und Belichtung der überwachten Objekte schränkten alle den Genauigkeitsgrad und die Geschwindigkeit ein, mit denen eine Qualitätssteuerungsüberwachung durchgeführt werden konnte.
• Um dieses Problem zu überwinden, ist vorgeschlagen worden, eine CCD-Kamera asynchron zu einem gesteuerten Zeitpunkt zu triggern, um ein sich bewegendes Objekt zu "packen". Dieser Zeitpunkt oder Zeitaugenblick wird mit Eintritt des sich bewegenden Objekts in eine vorselektierte Untersuchungsstelle synchronisiert. Man läßt einen Strobe-Impuls hoher Intensität gleichzeitig mit einer asynchronen Triggerung der CCD-Kamera zum "PACKEN" des sich bewegenden Objekts aufleuchten. Während ein derartiges Verfahren bestimmte einzigartige Vorteile aufweist, erfordert es eine signifikante Leistungskapazität, um das hochintensive Licht, das für seine Funktion erforderlich ist, aufleuchten zu lassen. Die minimale Zyklus zeit des Strobe- Impulses schränkte die Geschwindigkeit des Beförderungssystems ein.
• Obwohl eine asynchrone Triggerung auf die Überwachung einer kontinuierlichen Bahn anwendbar ist, werden einige Bahnen mit derart hohen Geschwindigkeiten vorgerückt, daß die Zeit zur Wiedererzeugung des Strobe-Impulses die Bahnvorschubgeschwindigkeit begrenzen kann. Darüber hinaus erfordert die Inspektion von kontinuierlichen Bahnen mit Kameras, die eine Folge von individuellen Teilbildern erzeugen, die Aufeinanderabstimmung der Ober- und Unterseiten der aneinandergrenzenden Teilbilder, um ein einziges vollständiges Bild der Bahn ohne Spalte bzw. Unterbrechungen oder Überlappungen zu liefern. Prozesse, in denen kontinuierliche Bahnen vorgerückt werden, beinhalten die Herstellung von Lagen und Filmen aus Kunststoffen wie Polyethylen, MYLAR, Cellophan und Vinyl, Metallen, Glas, Sperrholz, Papier und anderem Papierholz-, Zellstoffholz- oder Faserholzprodukten, Geweben, sowie ferner das Drucken von Zeitungen, Magazinen, Tapeten, Verpackungen usw., die Laminnierung von Kunststoffen, Schichtstoffen, Papier usw., die Beschichtung von Kunststoffen, Metallen usw. mit Farbe, magnetischen Teilchen, Schleifmitteln, Haftmitteln, photographischen Emulsionen, elektrisch leitenden Materialien usw., sowie die Hohlprägung bzw. Formstanzung, das Schneiden, das Schlitzen bzw. Längsschneiden, das Perforieren usw. jedweder der zuvor erwähnten Rohmaterialien oder bearbeiteten Materialien.
• In der Vergangenheit sind einige dieser Bahnen unter Verwendung von Kameras mit Zeilenabtastung abgebildet worden, d.h. mit Kameras, die Sensoren verwenden, die aus einer einzelnen Reihe photoempfindlicher Flächen aufgebaut sind. Der Anwendungsbereich derartiger Sensoren ist infolge der geringen Maximalgeschwindigkeit, mit der die Bahn laufen kann, und infolge der hohen Beleuchtungsmenge, die zur Erzeugung von nutzbaren Signalen vom Sensor erforderlich ist, gravierend eingeschränkt worden. Da die Zeilenabtastsensoren keine Bilder erzeugen können, wenn die Bahnbewegung angehalten wird, sind darüber hinaus Fokussierung und Ausrichtung derartiger Systeme schwierig.
• Kameras, die einen Zeitverzögerungs- und Integrations (TDI = time-delay-and-integration)-Abtastmodus verwenden, sind in der Vergangenheit für die militärische Bereichserkennung und andere spezialisierte Anwendungen gebaut worden. Jedoch waren sie nicht bei der Bahninspektion einsetzbar, da sie nicht uiit der Bahnbewegung synchronisierbar waren. Ihre Einsatzfähigkeit war ferner eingeschränkt, weil sie keine Bilder erfassen konnten, es sei denn, das Objekt, das betrachtet wurde, bewegte sich mit der korrekten Geschwindigkeit bezüglich der Kamera. Dies machte die Systemausrichtung auf statische Objekte nahezu unmöglich.
• Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Videokamera vorzusehen, die die oben dargelegten Probleme und andere überwindet.
• Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Videokamera vorgesehen, die aufweist: eine CCD- Anornungseinrichtung; eine Linse zum Fokussieren von Licht von einer interessierenden Region auf zumindest einen Abschnitt der CCD-Anordnungseinrichtung; und eine Zeitgebereinrichtung, die Taktsignale zum Steuern der Verschiebung von Ladungswerten entlang der CCD-Anordnungseinrichtung erzeugt; gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung, die eines von externen Taktgebungssignalen und Mastertaktgebungssignalen von einem internen Sync.-Generator auf die Zeitgebereinrichtung schaltet.
• Ein erster Vorteil der CCD-Kamera der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie Abtastungen entweder in einem Rastermodus bei statischen Objekten oder einem TDI- Modus, synchronisiert auf die Objektbewegung durchführt und daß zu jedem Zeitpunkt jedweder Modus selektierbar ist.
• Ein weiterer Vorteil der Kamera besteht darin, daß sie ermöglicht, daß die Rate, mit der Bilder erfaßt werden, direkt durch den das zu betrachtende Material erzeugenden Prozeß gesteuert werden.
• Ein weiterer Vorteil der Kamera besteht darin, daß sie weniger elektrische Energie als Kameras verbraucht, die hochintensive Lichtimpulse zur Beleuchtung des Objekts erfordern, und daß sie die Überwachungsuntersuchung bei geringen Beleuchtungspegeln und nichtimpulsartigen Beleuchtung gestattet.
• Ein weiterer Vorteil der Kamera besteht darin, daß sie die Überwachung bzw. das Kontrollieren eines Prozesses mit kontinuierlicher Bahn ohne Überlappen ermöglicht. Die Identifizierung und Erkennung der Überlappung zwischen Vollbildern sind eliminiert.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Kamera besteht darin, daß sie ermöglicht, daß die zur Verarbeitung der Videodaten beim Arbeiten der Kamera im TDI-Modus eingesetzten Routinen in einem System, das im Labor bei statischen Objekten zu entwickeln ist, eingesetzt werden, wobei dieselbe Kamera benutzt wird und so Diskrepanzen der Datenqualität vermieden werden, die auftreten würden, falls unterschiedliche Kameras in diesen beiden Situationen eingesetzt werden müßten.
• Ein noch weiterer Vorteil der Kamera besteht darin, daß sie Pixellichtwerte, die von den Lichtsensoren empfangenes Licht repräsentieren, durch die ganze Integrationsperiode hindurch wieder auffrischt bzw. erneuert.
• Ein Kamerasystem und eine Kamera gemäß der Erfindung werden nun beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen:
• FIG. 1 eine schematische Darstellung eines Qualitätssteuersystems ist, in der die Kamera und das Kamerasystem eingesetzt sind; und
• FIG. 2 eine detailliertere Darstellung des Systems der FIG. 1 ist.
• In FIG. 1, auf die nun Bezug genommen wird, umfaßt das Steuersystem eine Fördereinrichtung A, die eine kontinuierliche Bahn, ein Objekt oder dergleichen, die zu untersuchen sind, mit einer einstellbaren oder unregelmäßigen Geschwindigkeit durch eine Untersuchungsregion bewegt. Eine CCD-Kamera B überwacht das sich bewegende Objekt durch Fokussieren eines Bildes des sich bewegenden Objekts (der Objekte) auf einen optoelektrischen Wandler. Wenn sich das Objekt bewegt, so bewegt sich entsprechend die Abbildung entlang eines optoelektrischen Wandlers der Kamera B. Eine Synchronisiersteuereinrichtung C synchronisiert und koordiniert die Bewegung des Objekts und die Umsetzung der Abbildung in ein elektronisches Videosignal durch die Kamera B. Dabei tastet der Wandler spezifischerweise dasselbe Element oder Pixel eines Bildes mehrere Male ab. Die Synchronisiereinrichtung veranlaßt, daß die multiplen Abtastungen, die demselben Pixel der Abbildung entsprechen, jedoch bei unterschiedlichen Abtastzeiten und unterschiedlichen Regionen des Wandlers abgetastet sind, integriert werden. Die Synchronisiereinrichtung paßt vorzugsweise die Abtastung des Wandlers an die Bewegung des Objekts an. Jedoch ist es in einigen Anwendungen vorteilhaft, die Geschwindigkeit des Objekts zur Anpassung der Abtastung des Wandlers zu variieren. Eine Qualitätssteuer-Analyseeinrichtung D analysiert das Videosignal nach Fehlern (Makeln, Rissen, Sprüngen), Defekten oder anderen Bahneigenschaften und zeigt deren Stellen an.
• In FIG. 1, auf die weiter Bezug genommen wird, und FIG. 2, auf die nun auch Bezug genommen wird, umfaßt die Fördereinrichtung A einen konventionellen Förderer 10 zur Bewegung des Objekts 12 durch die Untersuchungsregion 14. Die Art des Förderers hängt vom zu transportierenden Objekt ab, wie auf dem in Frage stehenden technischen Gebiet allgemein bekannt ist. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen umfaßt der Förderer Rollen für eine kontinuierliche Bahn von Bodenbelägen, Tapeten oder anderen fertiggestellten bahnartigen Erzeugnissen. Das untersuchte Objekt kann Lagen oder Bahnen und Filme aus Kunststoffen wie Polyethylen, MYLAR, Cellophan und Vinyl, Metallen, Glas, Sperrholz, Papier und anderen Holzfaserprodukten, Papierholz-, Faserholz-, Zellstoffholzprodukten, Geweben umfassen sowie das Drucken von Zeitungen, Magazinen, Tapeten, Verpackungen usw., Laminieren von Kunststoffen, Schichtstoffen, Papier usw., die Beschichtung von Kunststoffen, Metallen usw. mit Farbe bzw. Anstrichen, magnetischen Teilchen, Schleifmitteln, Haftmitteln, photographischen Emulsionen, elektrisch leitenden Materialien usw. sowie die Hohlprägung bzw. Formstanzung, das Schneiden, das Längsschneiden bzw. Schlitzen, das Perforieren usw. jedweder der oben erwähnten Rohmaterialien oder bearbeiteten Materialien. Wahlweise kann der Förderer Taschen, Nuten oder Klammern zum Fixieren der Position jedes auf dem Band entgegengenommenen Objekts aufweisen.
• Die Untersuchungsregion 14 wird kontinuierlich durch Licht von einer Beleuchtungseinrichtung 16 beleuchtet.
• Die Kamera B umfaßt ein optisches System wie eine Linse 20, die aus der Untersuchungsregion empfangenes Licht auf eine lichtempfindliche Fläche 22 fokussiert, vorzugsweise eine bidirektionale Anordnung von CCD-Elementen. Die Linse fokussiert von der Untersuchungsregion abgestrahltes Licht kontinuierlich auf die lichtsensitive Fläche oder den Abbildungsabschnitt des optoelektrischen Wandlers. Die Auflösung des resultierenden Bildes wird durch die Anzahl von CCD-Elementen in jeder Dimension bestimmt. Je mehr Elemente vorhanden sind, um so feiner ist die Auflösung. Eine typische Videokamera kann eine Anordnung von 244 x 610 Elementen aufweisen. Für eine Farblösung weist ein Drittel der Elemente ein Grünfilter aut, ein Drittel der Elemente weist ein Blaufilter auf und ein Drittel der Elemente weist ein Rotfilter auf oder irgendeine andere Dreifarbfilterkombination wie im Stand der Technik üblich ist.
• In konventionellen CCD-Kameras mit Vollbildtransfer werden die Daten periodisch aus dem Abbildungsabschnitt 22 während einer Vertikal-Rücklaufperiode, die jedes Element des CCD-Abbildungsabschnitts löscht oder zurückstellt, in einen lichtabgeschirmten Speicherabschnitt 24 geshiftet. Im TDI-Modus werden die Vertikal-Rücklaufsignale niedergeschlagen. Der Abbildungsabschnitt- und Speicherabschnitttransfer sind beide mit der Synchronisiereinrichtung C verknüpft, die Pixelzeilen kontinuierlich mit einer Zeilenfrequenzrate zu Ausgangsregistern 26 absetzt. Die Synchronisiereinrichtung steuert die Zeilen oder Reihen der Photosensoren 22, 24 in der Weise, daß die angesammelte Ladung synchron mit den Lichtmustern, die vom betrachteten Objekt ankommen, bewegt wird. Weist beispielsweise die Bahn einen Fleck oder Fehler auf, der durch die Untersuchungsregion hindurchtritt, so wird die Abbildung des Flecks fortschreitend entlang der lichtempfindlichen Fläche in die Speichersektion 24 übertragen oder verschoben. Dies bedeutet, daß, wenn sich das Objekt über ein kleines Inkrement bewegt, die Ladung um eine Reihe verschoben wird, um der Bewegung zu folgen. Falls 100 Photoelementreihen vorliegen, dann wird die Gesamtexpositionszeit für jede kleine Fläche in der Abbildung 100 mal länger als bei einer Abbildungseinrichtung mit einer einzigen Reihe andauern. Dies ermöglicht, daß die Reihen 100 mal schneller bewegt werden oder daß die Intensität der Beleuchtung um den Faktor 100 reduziert wird. Die Zwischenzeilentransfer-CCD-Abbildungseinrichtungen sowie auch die CCD-Abbildungseinrichtungen mit Vollbildtransfer können auch eingesetzt werden, erfordern jedoch eine komplesere Hilfs- oder Supportschaltung.
• Die Ladungswerte werden entlang der CCD-Anordnung von Reihe zu Reihe in präzis er Synchronisierung mit der Bewegung des abgebildeten Objekts und dessen Abbildung auf der CCD- Anordnung verschoben. Falls die Linse beispielsweise einen 1 mm x 1 mm-Bereich des Objekts auf jedem Element der CCD- Anordnung fokussiert, dann wird jedesmal, wenn das Objekt 1 mm zurücklegt, die Pixelladung oder der integrierte Lichtwert in der CCD-Anordnung um eine Reihe oder Zeile verschoben. Auf diese Weise überlagern sich folgende Abbildungen auf der CCD-Anordnung direkt auf den verschobenen vorausgehenden Abbildungen. In der Zeit, in der ein Abbildungswert oder eine Zeile von Abbildungswerten den optisch nicht empfindlichen Speicherabschnitt 24 des Sensors erreicht, ist die optische Information vom Objekt über die gesamte Transferperiode (beispielsweise 1/10 s) integriert worden. Bei der 244 x 610-CCD-Anordnung stellt jeder Pixelwert die Summe von bei jedem der 244 CCD-Elemente empfangenem Licht dar. Die Synchronisiereinrichtung C hält die überwachte Objektbewegung und den Prozeß des Bildsensortransfers auf präzis er Synchronisation. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Geschwindigkeit der Förderrollen, der Antriebsmotoren oder dergleichen durch die Synchronisiereinrichtung in Taktsignale für die CCD-Anordnung umgesetzt. Alternativ können Signale von Taktelektronikeinheiten in der Kamera bei Variationen der Geschwindigkeit des Förderers neu eingestellt werden.
• Im zeitverzögerten Integrationsmodus werden die Pixelwerte in nur der ersten Zeile der CCD-Anordnung jedesmal erneuert. Diese Pixelwerte werden sowohl entlang des Bildabschnitts als auch entlang des Speicherabschnitts bei einer selektierbaren Geschwindigkeit verschoben, und empfangenes Licht wird bei jeder Position integriert. Dies ist gegenüber dem rapiden Transfer von Pixelwerten von der Abbildungsregion in die Speicherregion einmal pro Teilbild in einer Vollbildübertragungsoperation.
• Gemäß FIG. 2, auf die weiter Bezug genommen wird, empfängt eine Signalformer- oder Behandlungseinrichtung 30 ein Triggersignal ti von einem Fördergeschwindigkeitssensor oder Tachometer 32 und erzeugt Taktimpulse, um die CCD- Anordnung auf einer entsprechenden Rate zu takten. Genauer angegeben steuern die Triggersignale die Frequenz eines Bildsektionübertragungstaktes oder entsprechenden Einrichtung 34, die die Taktsignale einer Lichtbildsensorsektionssteuereinrichtung 22a und einer Speichersektionssteuereinrichtung 24a zuführt. Die Lichtbildsensorsteuereinrichtung 22a steuert die Ladung jedes Bildelements oder jeder Reihe von Elementen der Abbildungssektion oder Bildsektion 22 so, daß sie zeilenweise verschoben wird. Nach gerade etwa 244 Impulsen oder Verschiebungsbefehlen im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Bildabschnitt von 244 aktiven Zeilen ist eine Zeile von Ladungswerten von der ersten Zeile des Bildabschnitts in den Speicherabschnitt 24 um 244 Zeilen verschoben worden.
• Die Taktsignale werden derart selektiert, daß der Bildtransfer mit der Bewegung des Förderers synchronisiert ist. Die Steuereinheit C fördert identische Transfertaktimpulse zur Speichersektionssteuereinrichtung 24a wie sie zur Bildsektionssteuereinrichtung 22a gesendet werden, um dafür zu sorgen, daß die Daten aus dem Speicherabschnitt 24 zeilenweise in die Schieberegistereinrichtungen 26 verschoben werden. Um zu ermöglichen, daß die Kamera entweder in einem konventionellen Teilbildmodus oder dem Zeitverzögerungs- und Integrationsmodus arbeitet, weist der Speicherabschnitt dieselbe Größe wie der Bildabschnitt auf.
• Wird ein Farbvideo-Bildabschnitt verwendet, sind ein Rotverschiebungsregister 26r, ein Blauverschiebungsregister 26b und ein Grünverschiebungsregister 26g vorgesehen. Alternativ kann ein farbfilterfreier oder Schwarz- und Weißbild-Abschnitt vorgesehen sein, und es kann ein einziges Schwarz und Weißausgangsschieberegister vorgesehen sein. Ist einmal eine Zeile von Pixeln oder integrierten Lichtwerten aus dem Speicherabschnitt 24 in die Schieberegister übertragen worden, sendet die Takteinrichtung 34 Dreiphasen-Schieberegistertaktsignale hoher Geschwindigkeit an eine Schieberegistersteuereinheit 26a. Die Schieberegister geben schrittweise seriell jeden Ladungs- oder Datenwert auf Videosignalausgangsleitungen 40, bevor die nächste Zeile aus dem Speicherabschnitt in die Schieberegister geladen wird. So werden zwischen Bild- oder Speicherbereichtransfertaktimpulsen eine Anzahl von Schieberegistertaktimpulsen entsprechend der Anzahl von Elementen pro Zeile erzeugt, um Rot-, Grün- und Blau- (oder Schwarz- und Weiß-)-Ausgangssignale mit einer Frequenz und einem Format auszutakten, die kompatibel mit EIA-170 Fernsehsignalstandards sind.
• Rückkopplungsverstärker 42 kombinieren jeweils die drei Farbausgangssignale mit einem Rückkopplungssignal, welches einen Gleichspannungsbezugspegel begründet, um die störenden Effekte von Taktrauschen zu minimieren. Eine die Verstärkung einstellende Verstärkungseinrichtung 44 stellt die Verstärkung sämtlicher drei Signalkomponenten entsprechend ein.
• Jedes Farbsignal wird durch einen Lichtvideokanal 50, 50' und 50" verarbeitet. Der Videokanal umfaßt einen Impedanzeinstellungsverstärker 52 zum Liefern eines Ausgangssignals geringer Impedanz. Ein Bandpaßfilter 54 beseitigt jedwede Spuren oder Reste von Taktsignalrauschen oder dergleichen. Ein Verstärker 56 mit benutzergesteuerter Verstärkung verstärkt das Signal vom Bandpaßfilter und führt es zu einer Klemmeinrichtung 58, die das DC-Video wiederherstellt. Am Ende jeder Horizontalabtast- oder Ablenkzeile schließt die Klemmeinrichtung auf einen Gleichspannungsbezugspegel kurz, um einen Gleichspannungspegel wiederherzustellen, der den Schwarzwert des resultierenden Bildes festsetzt. Eine Synchronisierinformationseinrichtung 60 schaltet zwischen Zeilen auf Bezugsspannungen, um dem Signal Austast- und Horizontalsynchronisierinformation hinzuzufügen. Konventionsgemäß fügt die Synchronisiereinrichtung 60 Synchronisationsinformation nur einer, im allgemeinen der grünen Videokomponente hinzu. Eine Rückkopplungsschaltung 62 koppelt einen Teil des Komposit- Videosignals zurück, um eine phasenempfindliche Detektion der Taktung vorzusehen, um den Gleichspannungspegel zu begründen, der das Taktrauschen minimiert.
• Vorzugsweise basiert das Taktsignal auch auf einer einzigen der Komponenten. Die Videoverarbeitungsschaltung ist auf besser als 1 zu 256 stabil, um eine Präzisionsdigitalisierung und eine Präzisions-Digitalsignalverarbeitung des resultierenden Videosignals zu ermöglichen.
• Die Qualitätssteuer-Analyseeinrichtung D empfängt das Komposit-Videosignal und bearbeitet es auf eine Weise, die für die in Angriff genommene Qualitätssteuerfunktion geeignet ist. Beispielsweise kann die Analyseeinrichtung D das Kompositsignal in ein menschenlesbares Videobild umsetzen. Alternativ kann die Analyseeinrichtung Komponenten des Videosignals entsprechend selektierter Regionen untersuchen, um zu ermitteln, ob sie bezogen aufeinander, bezogen auf vorselektierte Standardwerte oder dergleichen vorselektierten Eigenschaften genügen.
• Beispielhalber wird die Kontrolle einer kontinuierlichen Bahn eines festen Farbmaterials betrachtet, wobei die Abbildung der Bahn sich in einer Grauskala oder Farbe bezüglich des Rests der Bahnabbildung ändern kann. Die Änderung kann das Ergebnis von Farbänderungen in der Bahn oder von Oberflächendeformationen sein, die die Menge reflektierten Lichts ändern. Die Pixelwerte des Videosignals der Bahn werden mit einer vorselektierten Grauskalencharakteristik oder -werten verglichen, um zu ermitteln, ob die Bahn über selektierte Toleranzen hinausgehend deformiert oder beschädigt ist. Weist die Bahn ein sich wiederholendes Muster auf, so wird das Bild oder Videosignal mit entsprechenden Standards verglichen, die sich mit dem Muster zyklisch ändern, um zu ermitteln, ob die Bahn exakt bearbeitet worden ist. Falls Die Bahn farbmäßig kontrolliert wird, wird jeder Bild- oder Pixelwert des Videosignals mit einem mehrerer farbmetrischer Standards gemäß einer Stelle innerhalb des Musters verglichen. Alternativ können Farb- oder andere physikalische Parameter benutzt werden, um verschiedene Typen oder Klassen von Produkten zu sortieren. Vielfältige andere Sortier-, Qualitätssteuerungs- und Akzeptanzalgorithmen können je nach Eignung für die Anforderungen der untersuchten Objekte realisiert werden.
• Die Synchronisiereinrichtung C enthält eine interne Rasterabtast-Sync.-Generatoreinrichtung 70, die Mastertaktgebungssignale für einen Rasterabtastmodus erzeugt. Die Abtastgeneratoreinrichtung kann entweder einen internen Kristalloszillator oder externe Steuersignale als ihre Zeitbasis aufweisen. Eine Steuerleitung 72 empfängt Eingangssignale, die es der Kamera ermöglichen, entweder im zeitverzögerten- und Integrations(TDI)-Modus oder dem Rasterabtastmodus zu arbeiten. Die Modusselektionssignale steuern einen Schalter 74, der den Ausgang entweder des Rasterabtastgenerators 70 oder vom prozeßgeschwindigkeitsgesteuerten Taktsignal vom Signalformer mit einem Sensorzeilenverschiebungs-Zeitgeber 76 und einem Ausgangsregister-Zeitgeber 78 verbindet. Ein Kristalloszillator 80 steuert die Zeitsteuerung des Ausgangsregisterzeitgebers und liefert eine Kamerazeitsteuerung im Rasterabtastmodus. Auf diese Weise ist die Taktung des Schieberegisters 26 und somit des Videosignals unabhängig von der Verarbeitungsgeschwindigkeit. Der Sensorzeilenverschiebungs-Zeitgeber 76 setzt die empfangenen Taktgebungssignale des selektierten Modus in Vierphasen-Takte für den Bild- und Speicherabschnitt um. Der Ausgangsregister- Zeitgeber 78 liefert Dreiphasentakte zum Auslesen der Pixelladungen aus dem Ausgangsregister. Der Ausgangsregisterzeitgeber sendet auch Klemm-Taktgebungssignale zur Klemmeinrichtung 58 der Videokanäle und zur Synchronisiereinrichtung 60. Pufferstufen 82 formen die Drei- und Vierphasentaktimpulse zur Verwendung durch die Sensor- und Schieberegistersteuerungen. Die Dreiphasentaktsignale für die Ausgangsschieberegister 26 werden in beiden Modi durch den Oszillator 80 gesteuert.
• Das bevorzugte Ausführungsbeispiel kann entweder im oben beschriebenen Zeitverzögerungs-Integrationsmodus oder wie eine konventionelle CCD-Kamera betrieben werden. Wenn der zeitverzögerte Integrationsmodus selektiert wird, veranlaßt eine angenäherte Eingabe auf die Steuerleitung 72 eine Modusselektionseinrichtung 74, den Sensorzeilenzeitgeber 76 dazu zu bringen, die Vierphasen-TDI-Taktsequenzen an die Bild- und Speicherabschnittsteuereinrichtungen 22a, 24a zu senden. Wird der Rastermodus selektiert, veranlaßt der Rasterabtast-Sync.-Generator 70 den Sensorzeilengenerator, konventionelle Vierphasenvollbildtransfer-Taktsignale oder Zwischenzeilentransfertaktsignale zu senden.
• Obgleich der Einfachheit halber im bevorzugten Ausführungsbeispiel nur eine einzelne Kamera dargestellt ist, ist zu beachten, daß inehrere Kameras verwendet werden können. Beispielsweise kann die Kamera aneinandergrenzende Sektionen über die Bahn hinweg betrachten. Alternativ können zwei Kameras Sektionen entlang der Bewegungsrichtungen betrachten, wobei die Kameras auf wechselweise Zeilen koordiniert sind. Mehrfachkameras werden in ihrem Rasterabtastmodus an einer stationären Bahn zur Ausrichtung der betrachteten Abschnitte betrieben.
• In einer noch weiteren Anwendung kann die Kamera zwischen dem Rastermodus und TDI-Modus zyklisch umgeschaltet werden, um unterschiedliche Arten von Daten zu übertragen. Beispielsweise kann die Kamera alternierend Bilder von Personen im Rastermodus und von Dokumenten im TDI-Modus senden. Dies würde ermöglichen, daß die Kamera als Videophon arbeitet und würde hochauflösende Abbildungen oder Ausdrucke diskutierter Dokumente oder Daten liefern.

Claims (11)

1. CCD-Kamera (B), aufweisend: eine CCD-Anordnungseinrichtung (22); eine Linse (20) zum Fokussieren von Licht von einer interessierenden Region (14) auf zumindest einen Abschnitt der CCD-Anordnungseinrichtung (22); und eine Zeitgebereinrichtung (76), die Taktsignale zum Steuern der Verschiebung von Ladungswerten entlang der CCD-Anordnungseinrichtung (22) erzeugt;

gekennzeichnet durch

eine Schalteinrichtung (74), die eines von externen Takt gebungssignalen (ti) und Mastertaktgebungssignalen von einem internen Sync.-Generator (70) auf die Zeitgebereinrichtung (76) schaltet.

2. Kamera nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Schieberegistereinrichtung (26) zur Serienumsetzung von Ladungswerten, die von der CCD-Anordhungseinrichtung (22) empfangen werden, um ein Ausgangsvideosignal zu erzeugen.

3. Kamera nach Anspruch 2, ferner aufweisend zumindest einen Videoverarbeitungskanal (50) zum Umsetzen des Ausgangsvideosignals in ein Kompositvideosignal.

4. Kamera nach Anspruch 2 oder 3, ferner aufweisend eine Ausgangsregister-Zeitgebereinrichtung (78) zum Erzeugen von Zeitgebersignalen für die Schieberegistereinrichtung (26).

5. Kamera nach Anspruch 4, ferner aufweisend einen internen Oszillator (80), der betriebswirksam mit der Ausgangsregister- Zeitgebereinrichtung (78) verbunden ist, um Zeitgebersignale zur Steuerung deren Betrieb zu liefern.

6. Kamera nach Anspruch 5, ferner aufweisend eine Tachometereinrichtung (32) zum Erzeugen der externen Zeitgebersignale (ti) auf einer Frequenz, die gemäß einer Beförderungseinrichtung (A) variiert, die zumindest ein Objekt (12) durch die interessierende Region (14) befördert, wobei die Tachometereinrichtung (32) betriebswirksam mit der Schalteinrichtung (74) derart verbunden ist, daß die Schalteinrichtung (74) Zeitgebersignale vom Tachometer (32) in einem Zeitverzögerungs- und Integrationsmodus mit der Zeitgebereinrichtung (76) verbindet.

7. Kamera nach einem vorhergehenden Anspruch, in welcher die Schalteinrichtung (74) selektiv eines der von der Beförderungseinrichtungsgeschwindigkeit abhängigen Zeitgebersignalen (ti) und Masterzeitgebersignale vom internen Sync.-Generator (70) mit der Zeitgebereinrichtung (76) derart verbindet, daß das Kamerasystem selektiv in einem Modus, einem Zeitverzögerungs- und Integrationsmodus oder einem Raster- Abtastmodus, betreibbar ist.

8. Kamera nach Anspruch 1, in welcher die Anordnungseinrichtung (22) eine eine Bildsektion (22) umfaßt, die lichtempfindliche Elemente zur Akkumulierung von Pixelwerten aufweist, die eine akkumulative Menge von empfangenem Licht anzeigen; eine Speichersektion (24), die eine Anordnung von Pixelspeicherelementen aufweist, wobei die Speichersektion (24) elektrisch mit der Bildsektion (22) derart verbunden ist, daß die Pixelwerte von der Bildsektion (22) zur Speichersektion (24) übertragen werden; und eine Serienumsetzungseinrichtung (26) zur Serienumsetzung der Pixelwerte von der Speichersektion (24) in ein Ausgangsvideosignal; und in welcher die Zeitgebereinrichtung (76) Taktsignale zum Steuern der Verschiebung von Zeilen von Pixelwerten durch die Bildsektion (22) und die Speichersektion (24) erzeugt; und ferner aufweisend eine Ausgangsregister-Zeitgebereinrichtung (78) zum Erzeugen von Ausgangsregister-Zeitgebersignalen zum Takten der Pixelwerte von der Serienumsetzungseinrichtung (26); einen Bezugsoszillator (80), der betriebswirksam mit der Ausgangsregister-Zeitgebereinrichtung (78) verbunden ist, um die Ausgangsregister-Zeitgebersignale in Übereinstimmung mit diesem zu steuern; eine Zeitgebersignal-Behandlungseinrichtung (30), die ein extern erzeugtes Zeitgebersignal zur Kompatibilität mit der Sensorzeilenverschiebungs-Zeitgebereinrichtung (76) behandelt; und in welcher die Schalteinrichtung (74) selektiv einen, die Signalobehandlungseinrichtung (30) oder den internen Sync.- Generator (70) in elektrische Verbindung mit zumindest der Sensorzeilenverschiebungs-Zeitgebereinrichtung (76) schaltet, um Masterzeitgebersignale hierfür derart vorzusehen, daß die Sensorzeilenverschiebungs-Taktsignale mit einem selektierten der externen Zeitbebersignale und der Rasterscan-Masterzeitgebersignale koordiniert sind.

9. Kamera nach Anspruch 8, ferner aufweisend eine verschlußfreie Linse (20) zur kontinuierlichen Fokussierung von Licht von einer vorselektierten Region (14) einer Objektbeförderungseinrichtung (10) auf die Bildsektion (22).

10. Kamera nach Anspruch 8 oder 9, ferner aufweisend: eine Verstärkungseinrichtung (52), die betriebswirksam mit der Serienumsetzungseinrichtung (26) verbunden ist; ein Bandpaßfilter (54) zum Beseitigen von Taktsignalrauschen, wobei das Bandpaßfilter (54) betriebswirksam mit der Verstärkungseinrichtung (52) verbunden ist; eine Klemmeinrichtung (58) zur Wiederherstellung vom DC-Video, wobei die Klemmeinrichtung (58) betriebswirksam mit dem Bandpaßfilter (54) verbunden ist; und eine Synchronisiereinrichtung (60), die zum Ausgangsvideo- Signal zur Erzeugung eines Kompositvideosignals Austast- und Horizontalsynchronisationsinformation hinzufügt.

11. Kamera nach Anspruch 10, ferner aufweisend eine Rückkopplungsschaltung (62) zur Rückkopplung eines Teils des Kompositvideosignals zu einer Rückkopplungsverstärkereinrichtung (42), wobei die Rückkopplungsverstärkereinrichtung (42) betriebswirksam mit der Serienumsetzungseinrichtung (26) verbunden ist, um das Ausgangsvideosignal und den rückgekoppelten Komsositvideosignalanteil zu kombinieren.