Teledyne Zeilenkameras: unsere Expertenbewertung

Teledyne ist der weltweit größte Hersteller von Zeilenkameras. Wenn wir das Kunden sagen, folgt meist eine Frage. Wenn sie so viele herstellen, welche brauche ich eigentlich? Das ist das Problem bei einem derart tiefen Programm. Die Wahl ist nicht offensichtlich. Die falsche Baureihe zu wählen ist ein teurer Fehler in einer Produktionslinie.

Wir arbeiten mit dem gesamten Teledyne Zeilenkamera-Programm und kennen die Kameras gut. Wir unterstützen OEMs und Systemintegratoren dabei, sie in ihre Systeme einzuplanen. Dieser Bericht ist das, was wir dabei gelernt haben. Er zeigt, wofür jede Baureihe wirklich gedacht ist, wo sie passt, wo nicht und wer sie kaufen sollte. Wir führen Teledyne neben anderen Herstellern. Das ist eine abgewogene Einschätzung des Programms und kein Verkaufsargument dafür.

Zunächst ein Hinweis, wofür die Zeilenabtastung da ist. Eine Zeilenkamera erfasst typischerweise jeweils eine einzelne Pixelzeile und baut das Bild auf, während das Produkt an ihr vorbeiläuft. Einige fortschrittliche Sensoren, darunter TDI-Modelle, nutzen mehrere Zeilen, um mehr Licht zu sammeln. Die Idee bleibt dieselbe. Das macht sie zum richtigen Werkzeug für alles Kontinuierliche. Eine Materialbahn, ein Druckauftrag, ein Förderband mit Produkt ohne natürlichen Anfang oder Ende. Sie liefert Ihnen eine sehr hohe Auflösung über die gesamte Breite einer laufenden Warenbahn, ohne die Übergänge, die beim Stitching von Bildern einer Flächenkamera entstehen würden. Wenn sich Ihr Produkt kontinuierlich bewegt und Sie alles davon prüfen müssen, ist die Zeilenkamera meist die Antwort.

Die Anwendungen, für die die Zeilenabtastung gemacht ist

Bahneninspektion. Das ist die klassische Anwendung der Zeilenkamera. Papier, Folie, Metallfolie, Textilien, Vliesstoffe, jedes Material, das als kontinuierliche Warenbahn hergestellt wird. Die Kamera erfasst die volle Breite, während die Bahn läuft, und findet Fehler wie Löcher, Streifen, Beschichtungsfehler und Verunreinigungen bei Produktionsgeschwindigkeit. Eine Flächenkamera kann das nicht ohne Lücken. Die Zeilenkamera ist das Standardwerkzeug.

Druck- und Etiketteninspektion. Hochgeschwindigkeitsdruck erfordert, dass jede Einheit geprüft wird. Druck läuft schnell. Eine Zeilenkamera liest die bedruckte Bahn kontinuierlich und prüft Register, Farbe und Druckqualität, ohne die Druckmaschine zu bremsen. Die Farbbaureihen sind genau dafür gebaut.

Kontinuierlicher Prozess und gefördertes Produkt. Überall dort, wo Produkt auf einem Band ohne festen Bildausschnitt vorbeiläuft, liefert die Zeilenkamera Ihnen eine gleichmäßige, hochauflösende Aufnahme über die gesamte Länge. Lebensmittelsortierung, Recyclingströme und Plattenware gehören hierher. Das Bild ist so lang wie das Produkt, was zu einer Inspektion passt, die alles abdecken und nicht nur stichprobenartig prüfen muss.

Zylindrische und rotierende Teile. Ein Teil, das an der Kamera vorbeirotiert, wird zu einem flachen Zeilenbild seiner gesamten Oberfläche abgerollt. Das macht die Zeilenkamera nützlich, um die Außenseite von Dosen, Flaschen und anderen runden Objekten zu prüfen, bei denen eine Flächenkamera immer nur eine Seite sehen würde.

Das Teledyne Zeilenkamera-Programm, Baureihe für Baureihe

Teledyne teilt seine Zeilenkameras in Baureihen auf, die in Geschwindigkeit, Auflösung und Kosten ansteigen. Hier ist, wofür jede gedacht ist. Die Tabelle unten fasst sie zusammen, danach gehen wir jede einzeln durch.

Tetra. Die neueste und kostengünstigste Baureihe. Tetra nutzt Teledynes neuesten CMOS-Zeilensensor über eine 2.5- oder 10-GigE-Vision-Schnittstelle. Sie braucht keinen Framegrabber. Die Auflösungen reichen von 2k bis 8k, mit Zeilenraten bis zu rund 165 kHz bei den schnelleren Mono-Modellen. Das ist die Baureihe, mit der Sie beginnen, wenn die Anwendung unkompliziert ist und das Budget zählt. Oft ist sie alles, was eine einfachere Linie braucht.

Linea Lite. Ebenfalls auf Zugänglichkeit ausgelegt, ist Linea Lite kompakt und kostengünstig. Sie ist in 2k, 4k und 8k erhältlich, in Mono und Farbe, mit Zeilenraten von 12,5 bis 50 kHz über eine GigE-Vision-Schnittstelle. Sie passt zu einfacheren Prüfaufgaben, bei denen Sie die bewährte Teledyne-Bildqualität möchten, ohne für Geschwindigkeit zu zahlen, die Sie nicht nutzen.

Linea. Das bewährte Standardmodell. Linea bietet Mono und Farbe von 2k bis 16k, mit Zeilenraten bis zu 80 kHz über GigE dank Teledynes TurboDrive-Technik. Die Schnittstellen sind GigE und Camera Link. TurboDrive lässt die GigE-Modelle um ein Mehrfaches schneller laufen, als es einfaches GigE erlauben würde, ohne Änderung an Ihrem Netzwerk. Für die meisten Bahnen- und Druckinspektionen ist Linea die sinnvolle Standardwahl. Ihre Farbvariante hält die Bildqualität für den Preis gut.

Linea2. Ein Schritt nach oben bei Bandbreite und Sensorfähigkeit. Linea2 liefert die fünffache Bandbreite der Linea-Baureihe über eine 5GigE-Schnittstelle, wieder ohne Framegrabber. Ihr eigentliches Unterscheidungsmerkmal ist der Sensor. Sie kommt als trilineares Farbmodell oder als quadlineares Multispektralmodell, das RGB plus NIR in einem einzigen Durchgang erfasst, bei 4k-Auflösung mit Zeilenraten von rund 30 bis 40 kHz. Diese Multispektralfähigkeit passt zu Druckinspektion, Lebensmittelsortierung und Recycling, wo das Sehen jenseits der sichtbaren Farbe Dinge erkennt, die eine normale Farbkamera übersieht.

Linea ML. Hier geht Teledyne in das mehrzeilige TDI-CMOS über. Linea ML nutzt einen Charge-Domain-CMOS-Sensor mit mehreren Arrays über Camera Link HS, um hohe Auflösung bei hoher Geschwindigkeit zu erreichen, mit Modellen von 8k bis 16k bei bis zu 300 kHz und großem Dynamikumfang in einem kompakten Gehäuse. TDI baut Empfindlichkeit auf, indem es mehrere Belichtungen derselben Zeile summiert. Linea ML verdient ihren Platz, wenn die Linie schnell und das Licht begrenzt ist, eine häufige Kombination in realen Fabriken.

Linea HS und HS2. Die Spitze des Programms. Das sind Charge-Domain-CMOS-TDI-Kameras mit mehreren Arrays für die Arbeit bei höchster Geschwindigkeit und geringstem Licht. Linea HS erreicht 16k-Auflösung bei bis zu 300 kHz. Die neuere Linea HS2 bringt einen 16k-Sensor auf eine Zeilenrate von 1 Megahertz, das sind 16 Gigapixel pro Sekunde und macht sie zur ersten 16k-TDI-Kamera, die diese Geschwindigkeit erreicht. Beide nutzen Camera Link HS und werden mit den Framegrabbern der Xtium-Serie von Teledyne kombiniert. Diese Stufe ist für anspruchsvolle Inspektion bei extremer Geschwindigkeit gedacht, etwa hochauflösende Bahneninspektion, bei der nichts Langsameres mithalten kann.

AxCIS. Die Baureihe, die nicht wie die anderen aussieht. AxCIS ist ein vollständig integriertes Kontaktbildsensor-Modul. Sensor, Optik und Beleuchtung sind in einer einzigen Einheit verbaut. Es gibt keine separate Optik oder Beleuchtung, die ausgerichtet werden muss. Die Installation erfolgt ohne komplexe Ausrichtung oder Kalibrierung. Es passt dort, wo der vertikale Bauraum knapp ist, und verbindet sich über eine Camera-Link-HS-Faserschnittstelle. Die Modelle erreichen sehr große Auflösungen, bis zu 53k über die Abtastung. Die integrierte Optik ist telezentrisch und liefert verzeichnungsfreie Bilder. Das macht AxCIS zu einer starken und oft übersehenen Wahl für Messtechnik ebenso wie für Bahneninspektion. Die in das Modul integrierte telezentrische Abbildung ist ein echter Vorteil gegenüber konkurrierenden Kontaktbildsensoren. Für eine breite Warenbahn, bei der Integrationszeit und wiederholbarer Aufbau zählen, nimmt AxCIS den größten Teil der Arbeit ab.

Die Grenzen, klar benannt

Die Zeilenabtastung ist leistungsstark. Sie ist nicht die Antwort auf alles. Das sind die Einschränkungen, die Sie abwägen sollten, bevor Sie sich festlegen. Sie gelten für jede Zeilenkamera, ob von Teledyne oder nicht.

Sie braucht Bewegung. Und diese Bewegung muss kontrolliert sein. Eine Zeilenkamera baut nur dann ein Bild auf, wenn sich das Produkt an ihr vorbeibewegt. Die Bildqualität hängt davon ab, dass diese Bewegung gleichmäßig ist. Sie brauchen einen Encoder, um die Kamera mit der tatsächlichen Liniengeschwindigkeit zu synchronisieren, denn jede Schwankung der Geschwindigkeit dehnt oder staucht das Bild. Wenn Ihr Produkt stillsteht oder die Bewegung nicht kontrolliert ist, ist die Zeilenkamera die falsche Wahl und eine Flächenkamera ist einfacher.

Sie ist anspruchsvoll bei der Beleuchtung. Eine Zeilenkamera sammelt pro Zeile nur sehr kurze Zeit Licht. Sie braucht eine helle, gleichmäßige Beleuchtung, die präzise auf die Abtastzeile fokussiert ist. Ein Zeilensystem gut zu beleuchten ist schwieriger, als ein Flächensystem zu beleuchten. Daran straucheln viele Zeilenkamera-Projekte. Es lohnt sich, die Beleuchtung von Anfang an richtig auszulegen.

Die schnelleren Stufen brauchen Framegrabber und mehr System. Tetra und die GigE-Baureihen halten es einfach, ohne Framegrabber. Die schnellen TDI-Baureihen nicht. Linea HS und HS2 brauchen einen Camera-Link-HS-Framegrabber aus Teledynes Xtium-Serie, die richtige Verkabelung und in manchen Fällen Flüssigkeitskühlung. Das bedeutet mehr Kosten und mehr Integration, was bei hoher Geschwindigkeit gerechtfertigt, aber nicht umsonst ist.

Ausrichtung und Aufbau erfordern Können. Mit Ausnahme des integrierten AxCIS müssen bei einem Zeilensystem Kamera, Objektiv und Beleuchtung genau auf die Abtastzeile ausgerichtet werden. Das Objektiv muss für Arbeitsabstand und Auflösung richtig gewählt werden. Für einen erfahrenen Integrator ist das nicht schwierig. Beim ersten Mal ist es wirklich fummelig. Das ist ein großer Teil des Grundes, warum Zeilenkamera-Projekte von technischer Unterstützung profitieren.

Wer Teledyne Zeilenkameras kaufen sollte

Die Teledyne Zeilenkamera ist die richtige Wahl, wenn Sie Ihre Anwendung in dieser Liste wiedererkennen.

Sie prüfen eine kontinuierliche Warenbahn oder einen schnellen Druckauftrag. Das ist der Kernfall. Wenn Sie Material als Bahn herstellen oder mit hoher Geschwindigkeit drucken und alles davon prüfen müssen, ist die Teledyne Zeilenkamera eine bewährte und gut unterstützte Wahl. Es gibt eine Baureihe für nahezu jede Geschwindigkeit und Auflösung.

Sie brauchen sehr hohe Auflösung über ein breites Produkt. Die Zeilenkamera liefert Ihnen eine Auflösung über die volle Breite, die eine Flächenkamera ohne Stitching nicht erreichen kann. Wenn Sie eine breite Warenbahn nach einer feinen Spezifikation prüfen, ist das die Technik. Teledyne erreicht die höchsten verfügbaren Auflösungen.

Sie haben schnelle Linien bei schwierigem Licht. Wenn Ihre Linie schnell und das Licht begrenzt ist, sind die TDI-Baureihen, Linea ML und Linea HS, genau dafür gebaut. Nur wenige Wettbewerber halten am oberen Ende mit.

Sie möchten die Tiefe des Programms eines einzigen Herstellers. Weil Teledyne seine eigenen Sensoren fertigt und alles von einer einfachen GigE-Kamera bis zu einer Megahertz-TDI-Kamera abdeckt, können Sie im Programm aufsteigen, während Ihre Anforderungen wachsen, ohne Lieferant oder Software zu wechseln. Diese Durchgängigkeit hat über die Lebensdauer einer Linie einen echten Wert.

Wer sich anderswo umsehen sollte

Die Zeilenkamera ist für eine ganze Reihe von Anwendungen das falsche Werkzeug. Es lohnt sich, das klar zu benennen, damit Sie sie nicht versehentlich kaufen.

Ihr Produkt steht still oder ist diskret. Wenn Sie Teile prüfen, die stillstehen, oder die einzeln mit einem natürlichen Anfang und Ende ankommen, ist eine Flächenkamera einfacher, günstiger und leichter zu beleuchten. Sie brauchen keine Zeilenkamera, um ein Teil zu prüfen, das sich nicht bewegt. Sie hineinzuzwingen fügt Kosten und Komplexität ohne Nutzen hinzu.

Sie können die Bewegung nicht kontrollieren. Die Zeilenkamera hängt von gleichmäßiger, per Encoder erfasster Bewegung ab. Wenn sich Ihr Produkt unvorhersehbar bewegt oder Sie keinen Encoder anbringen können, hält das Bild nicht zusammen. Eine Flächenkamera ist auf die Bewegung nicht in gleicher Weise angewiesen und wird Ihnen besser dienen.

Ihre Anwendung ist einfach und langsam. Wenn die Aufgabe grundlegend ist, Anwesenheit, ein Barcode, ein einzelnes Merkmal auf einer langsamen Linie, erledigt das eine normale Flächenkamera oder eine Smart-Kamera für weniger Geld und mit weniger Aufbau. Die Zeilenkamera ist ihre Kosten wert, wenn Sie das brauchen, was sie allein bietet, nicht als Standard.

Sie brauchen Temperatur oder 3D. Die Zeilenkamera ist eine 2D-Technik mit reflektiertem Licht. Wenn Sie Temperatur messen müssen, ist eine Wärmebildkamera das Werkzeug. Wenn Sie Höhe oder Form brauchen, ist ein 3D-Profilsensor wie Teledynes eigener Z-Trak die richtige Wahl. Greifen Sie nicht zur Zeilenkamera für eine Aufgabe, für die sie nicht gebaut ist.

Das Fazit

Die Teledyne Zeilenkamera ist so stark wie ihr Ruf. Die Tiefe des Programms ist der entscheidende Punkt. Von der kostengünstigen Tetra bis zur Megahertz-Linea-HS2 gibt es eine Baureihe für nahezu jede kontinuierliche Prüfaufgabe. Weil Teledyne seine eigenen Sensoren fertigt, ist die Bildqualität über das gesamte Programm durchgängig. Für Bahneninspektion, Druck und kontinuierliche Prozesse ist sie eine sichere und leistungsfähige Wahl.

Der schwierigere Teil ist nicht die Kamera. Es ist die Wahl der richtigen Baureihe, die Auslegung der Beleuchtung und der korrekte Aufbau des Systems. Das ist die Arbeit, die entscheidet, ob ein Zeilenkamera-Projekt gelingt. Das ist der Teil, mit dem wir die meiste Zeit verbringen. Wenn Sie die Zeilenabtastung für eine Anwendung abwägen, ist der schnellste Weg, herauszufinden, ob sie passt, sie auf Ihrem Produkt laufen zu sehen.

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