Die xposure:1M-Plattform der AIT-Gruppe High-Performance Vision Systems in Wien kombiniert spezialisierte FPGA-Algorithmen, hochschnelle CMOS-Flächensensoren und LED-Stroboskop-Technologie zur Erreichung von einer Million Zeilen pro Sekunde. Basierend auf der SVS-Vistek Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE werden Teilaufnahmen nahtlos zusammengefügt und Schattierungsfehler in Echtzeit korrigiert. Diese zukunftsweisende Lösung ermöglicht die präzise Prüfung rasant bewegter Objekte in industriellen Fertigungs- und IoT-Szenarien ohne signifikante Unschärfen. Ein 10GigE-Vision-SFP+ sorgt für verzögerungsfreien Datentransport auch über große Distanzen.
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AIT Highspeed-Vision erzielt beispiellose 1 MHz-Zeilenrate für ultraschnelle Inline-Inspektionen
Das entwickelte System nutzt eine handelsübliche Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE-Kamera als Plattform für eine kundenspezifische FPGA-IP, die schnelle CMOS-Flächensensor-Daten in Echtzeit verarbeitet. Durch zeitversetztes Auslesen einzelner Pixelzeilen entsteht anwendungsbezogen eine effektive Zeilenrate von einer Million pro Sekunde. Diese segmentierten Bilder werden in der FPGA-Logik zu einem nahtlosen Stream kombiniert und ermöglichen so hochpräzise, bewegungsunschärfefreie Inspektionen selbst bei höchsten Fördergeschwindigkeiten. Die Lösung eignet sich für vielfältige Inline-Qualitätsprüfungen in industriellen Prozessketten.
Flächenkamera emuliert Zeilenkamera mit 1MHz-Äquivalent durch CMOS-Pulsing und FPGA
Das AIT-Highspeed-System verzichtet auf Zeilenkameras und verwendet stattdessen hocheffiziente CMOS-Flächensensoren, um höhere Datenraten zu ermöglichen. In einer handelsüblichen Kamera wurde die FPGA-Logik mit Echtzeitmodulen erweitert, die Sensor-, Objektbewegungs- und LED-Blitzsignale präzise synchronisieren. Parallel dazu beugt die integrierte Schattierungsbeseitigung Artefakten vor, sodass die Bilddaten bereits vor der Übertragung korrigiert werden. Dies führt zu einer sofort einsatzbereiten Bildqualität ohne zusätzlichen Software-Overhead. In schnellen Fertigungsprozessen reduziert dies Ausfallzeiten und steigert die Produktivität nachhaltig.
Performante Bildvorverarbeitung und Fusion durch FPGA-IP in EoSens XGE
Das Rückgrat des kontinuierlichen 1-MHz-Scans ist die Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE von SVS-Vistek mit Luximas LUX19HS-Sensor, welcher ohne Frame Overhead Time betrieben wird. Die offene FPGA-Logik ermöglicht die Einbindung individueller IP-Blöcke für Echtzeit-Bildoptimierung und -analyse direkt in der Kamera. Dabei werden schmale Bildsegmente erfasst, vorverarbeitet und zu einem durchgehenden Zeilenstrom kombiniert. Diese modular aufgebaute Plattform erlaubt hohe Datendurchsätze und präzise Inspektionen bei minimalen Latenzen.
Sensorseitig 125000 Bilder pro Sekunde emulieren 1 MHz Zeilenrate
Um die sensorseitige Bildfrequenz auf 125.000 Einzelbilder pro Sekunde zu heben, segmentiert das xposure:1M-System den CMOS-Flächensensor in acht Zeilenzonen mit jeweils 1.024 Pixeln Breite. Durch diese Teilerfassung entsteht ein durchgängiger Zeilenstrom von einer Million Linien pro Sekunde. Die verbaute 10GigE-Vision-SFP+-Schnittstelle überträgt diesen Datenstrom über Glasfaser mit minimaler Latenz auch auf große Distanzen. Damit ist eine zuverlässige, skalierbare Highspeed-Bildverarbeitung in vernetzten Automationslösungen gewährleistet. Optimierte FPGA-IP senken Rechenaufwand und beschleunigen Prozesse signifikant.
Schmaler Aufnahmebereich und 1µs Belichtung gewährleisten Detailtreue ohne Bewegungsunschärfe
Die extrem hohe Lichtimpulslänge von rund 1 µs bei voller LED-Power liefert ausreichend Helligkeit für ultraschnelle Bildaufnahmen. Dank xposure:flash-Stroboskopik wird die LED nur während der Erfassung weniger Zeilen aktiviert und liefert kurzzeitig bis zu fünffache Stromstärken. Integrierte FPGA-Logik synchronisiert den Blitz millimetergenau mit dem Sensortakt und der Objektbewegung. Dadurch wirkt die Beleuchtung homogen, Schatten werden eliminiert, und die Aufnahmen bleiben selbst bei 1 MHz-Zeilenrate kristallklar. Diese Technik gewährleistet fehlerfreie Inspektionen bei Produktionslinien.
Gezielte Schulungen und Support von SVS-Vistek optimieren effizient AIT-Kameraentwicklung
Der AIT-Erfolg basierte auf der Kooperation mit SVS-Vistek, die umfassende Trainings zur HDL-Programmierung bereitstellte und exklusive Anpassungen an der Kamera-FPGA-Logik vornahm. Während der Entwicklungs- und Einschulungsphase wurden gemeinsam Lösungsansätze entwickelt und unmittelbar umgesetzt. Der kontinuierliche technische Support ermöglichte eine stabile Systemprüfung und schnelle Fehlerbehebung. Laut AIT war diese partnerschaftliche Vorgehensweise ein wesentlicher Faktor, um das ambitionierte Projektziel fristgerecht und zuverlässig zu erreichen. Sie steigerte interne Kompetenz und garantierte nachhaltige Systemwartung.
Praxisversuch montiert Banknote auf 10 m/s Trommel für schnellen Leistungstest
In einem Technikversuch wurde eine Banknote auf einer schnell drehenden Trommel mit 10 m/s befestigt, um realistische Einsatzbedingungen zu simulieren. Die ROI erstreckte sich über acht Pixelzeilen, während das xposure:1M-System konstant 125.000 Einzelbilder pro Sekunde lieferte. Daraus resultierte eine Gesamtzeilenrate von 1.000.000 Zeilen pro Sekunde. Durch die hohe Aufnahmegeschwindigkeit und optimierte Sensorarchitektur konnten Pixelabstände von 10 µm erreicht werden. Sogar 200-µm-große Zeichen waren klar erkennbar. Die Messergebnisse bestätigten stabile Bildqualität.
Inline Photometric Stereo und schnelle Batterie-Folienprüfung realisierbar mit xposure:1M
Die Kamera Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE von SVS-Vistek (Foto: Roland Maier. SVS-Vistek)
Mit xposure:1M lassen sich Produktionsprozesse mit extrem hohen Bandgeschwindigkeiten fehlerfrei überwachen. Drähte, Kabel und Metallbänder werden mit minimaler Bewegungsunschärfe kontrolliert, Sicherheitsdrucke auf Banknoten und Pässen lückenlos dokumentiert. Verpackungs- und Braille-Codes werden automatisiert verifiziert, und Leiterplatten- sowie Batterie-Folienaggregate unterliegen präzisen Qualitätschecks. Gleis- und Straßenoberflächen lassen sich optisch auf Mikrorisse untersuchen. Durch Zeitmultiplex-Aufnahmen für Inline Photometric Stereo entsteht ein vollständiges Bild dreidimensionaler Oberflächendetails in Echtzeit, zuverlässig, prozessorientiert und hoch skalierbar für Industrieanforderungen.
CMOS-Sensoren kombiniert mit FPGA-Verarbeitung ermöglichen verzögerungsfreie Bilddatenübertragung via 10GigE
Im Zusammenspiel mit der Mikrotron EoSens Creation 2.0 XGE beschleunigt die xposure:1M-Technologie Bildanalysen auf bisher unerreichte Geschwindigkeiten. Die externe FPGA-Logik orchestriert zahlreiche Kamerafunktionen in Echtzeit, von der Sensorauslesung über Korrekturalgorithmen bis hin zur präzisen LED-Blitzsteuerung. Dank reduzierter Auflösung auf acht Zeilen und 10GigE-Vision werden Datenvolumen optimiert und Übertragungslatenzen minimiert. Diese skalierbare Inspektionsplattform ist ideal für hochautomatisierte Produktionslinien, IoT-Frameworks und anspruchsvolle Qualitätssicherungsprozesse. Anwender erhalten Echtzeitanalysen, detaillierte Diagnoseberichte und API-gestützte, übersichtliche Dokumentationen.
