Der Leitfaden zu Kameras für die Bildverarbeitung 2026
Die Kamera ist die Grundlage jedes Bildverarbeitungssystems, und die Auswahl hat mehr Variablen als früher. Mehr Sensortechnologien, mehr Schnittstellen, mehr Kameratypen. Dieser Leitfaden behandelt jeden Kameratyp, den wir liefern, wie er funktioniert, wofür er sich eignet und wie Sie zwischen ihnen wählen.
Früher war die Wahl einer Kamera einfach. Man wählte eine Auflösung, eine Schnittstelle und einen Hersteller und gab die Bestellung auf. Heute gibt es mehr Möglichkeiten, ein Bild aufzunehmen, als jemals zuvor in der Geschichte der Branche, und die richtige Antwort hängt ganz davon ab, was Sie prüfen und wie es sich vor der Kamera bewegt.
Auf dieser Seite geht es darum, den richtigen Kameratyp zu wählen. Wenn Sie verstehen möchten, wer auf dem europäischen Markt was herstellt, behandelt dies unser Leitfaden zu Anbietern für Bildverarbeitung in Europa gesondert. Hier konzentrieren wir uns auf die Technologie und die Entscheidung sowie auf die Kamerareihen, die wir tatsächlich liefern und unterstützen.
Kameratypen auf einen Blick
Sieben Kameratypen decken die große Mehrheit industrieller Anwendungen ab. Nutzen Sie dies als Abkürzung und lesen Sie dann den passenden Abschnitt, bevor Sie spezifizieren.
| Kameratyp | Am besten für | Richtwert Investition | Clearview-Reihe |
|---|---|---|---|
| Flächenkamera | Allgemeine 2D-Prüfung, Vermessung, Codelesung, optische Zeichenverifizierung, Anwesenheit und Abwesenheit. Der Standardausgangspunkt für die meisten Anwendungen | Niedrig bis mittel | Teledyne, LUCID, Zebra, CIS |
| Zeilenkamera | Kontinuierliche Bahn- und Förderbandprüfung, Druck- und Oberflächenqualität, breite oder zylindrische Teile, abgerollt in ein nahtloses Bild | Mittel bis hoch | Teledyne, LUCID |
| 3D | Höhen-, Volumen- und Formmessung, Bin-Picking und Roboterführung, in 2D unsichtbare Fehler | Mittel bis hoch | Teledyne, Zebra, LUCID, Photoneo |
| Smart-Kamera | Eigenständige Gut/Schlecht-Entscheidung am Prüfpunkt ohne externen PC. Offene-Plattform-Modelle führen auch Ihren eigenen Code aus | Mittel | Zebra |
| Fester Industriescanner | Zuverlässiges Lesen von Barcodes und 2D-Codes, Track and Trace, Logistik und Lagerhaltung | Niedrig bis mittel | Zebra |
| Thermal | Temperaturmessung, Siegelprüfung, Hotspot-Erkennung, Batterie- und E-Fahrzeug-Sicherheit | Mittel bis hoch | FLIR, Teledyne Calibir |
| Hyperspektral und SWIR | Material- und Chemieunterscheidung, Lebensmittelsortierung, Kontaminationserkennung, Recycling und Forschung. SWIR bildet auch jenseits des sichtbaren Lichts ab | Hoch | Teledyne, LUCID, EVK |
Die Investitionsspalten sind nur Richtwertbänder. Realistische Budgetbereiche je Komponente finden Sie in unserem Preisleitfaden zur Bildverarbeitung.
Flächenkameras
Flächenkameras sind das Arbeitspferd der Bildverarbeitung. Sie erfassen ein vollständiges zweidimensionales Bild in einer einzigen Belichtung und werden in den meisten Prüf-, Mess- und Identifizierungsaufgaben eingesetzt. Wenn Sie neu in der Bildverarbeitung sind, beginnen Sie mit ziemlicher Sicherheit hier.
So funktionieren sie
Der Sensor ist ein rechteckiges Pixelraster. Bei Auslösung belichtet die Kamera den Sensor und gibt ein vollständiges Bild aus und wartet dann auf den nächsten Auslöser. Dieser bildbasierte Ansatz ist einfach, gut verstanden und wird von jeder Bildverarbeitungs-Softwareplattform unterstützt.
Worauf es ankommt
Passen Sie die Auflösung an das kleinste Merkmal an, das Sie über Ihr Sichtfeld sehen müssen, statt anzunehmen, dass mehr Pixel immer besser sind. Wählen Sie einen Global Shutter für alles in Bewegung, da ein Rolling Shutter die Zeilen nacheinander belichtet und bewegte Objekte verzerrt. Achten Sie auf das Sensorformat, denn ein größerer Sensor benötigt größere und teurere Objektive. Und dimensionieren Sie die Bildrate auf Ihre reale Liniengeschwindigkeit. Ein Überdimensionieren dieser Werte verursacht Kosten und Daten ohne Nutzen.
Am besten geeignet für
Stationsbasierte Prüfung, bei der das Teil stillsteht oder kurz pausiert, bei der das Sichtfeld in ein einziges Bild passt und die Aufgabe ausgelöst wird. Dies deckt die Mehrheit der Bildverarbeitungsanwendungen ab.
Clearview liefert Flächenkameras von Teledyne, LUCID, Zebra und CIS über den gesamten Auflösungs-, Geschwindigkeits- und Schnittstellenbereich. Flächenkameras ansehen.
Zeilenkameras
Zeilenkameras erfassen jeweils eine einzige Pixelzeile und bauen ein vollständiges Bild auf, während das Objekt vorbeibewegt wird. Sie sind der Standard für die Prüfung bei kontinuierlicher Bewegung: Bahnen, Förderbänder, Druckqualität und alles, was in einer Richtung praktisch endlos ist.
So funktionieren sie
Der Sensor ist eine einzige Zeile, typischerweise 1K bis 16K Pixel breit. Die Kamera löst kontinuierlich mit einer festen Zeilenrate aus, synchronisiert mit der Bewegung des Objekts, üblicherweise über einen Encoder. Jede Zeile wird zu einer Zeile des Endbilds, sodass das Bild so lang wie nötig sein kann, mit gleichbleibender Auflösung über die gesamte Breite.
Worauf es ankommt
Wählen Sie die Zeilenauflösung anhand der Objektbreite und des kleinsten zu erkennenden Merkmals. Passen Sie die Zeilenrate an die Materialgeschwindigkeit an, damit das Bild weder gestreckt noch gestaucht wird. Entscheiden Sie früh über Farbe, da Druck und Farbsortierung meist einen trilinearen Sensor erfordern. Und dimensionieren Sie die Schnittstelle auf die Datenrate, denn eine Zeilenkamera erzeugt einen kontinuierlichen Datenstrom statt einzelner Bilder.
Am besten geeignet für
Kontinuierliches Material, das länger als breit ist, oder wo Sie mehr Auflösung über die Breite benötigen, als ein einzelnes Flächenbild bieten kann. Papier, Folie, Blech, Textil, bedruckte Bahn und runde Teile, die unter der Kamera gedreht werden.
Clearview liefert Zeilenkameras von Teledyne und LUCID über den gesamten Auflösungs- und Schnittstellenbereich. Zeilenkameras ansehen.
3D-Kameras
3D-Kameras erfassen neben einem 2D-Bild auch Tiefe, was sie zum Werkzeug für Messung, Roboterführung und jede wirklich dreidimensionale Prüfung macht. Es gibt vier Haupttechnologien, und sie sind nicht austauschbar. Die richtige hängt von Genauigkeit, Geschwindigkeit, Oberflächenart und Budget ab.
Lasertriangulation
Eine Laserlinie wird auf die Oberfläche projiziert, und eine im Winkel montierte Kamera misst, wie sich die Linie verformt, um die Höhe zu berechnen. Dies ist die genaueste 3D-Technologie und die Standardwahl für die Inline-Oberflächenprofilierung und die dimensionale Messung. In unserer Reihe sind das Teledyne Z-Trak und Zebra AltiZ.
Strukturiertes Licht
Ein codiertes Lichtmuster wird auf das Objekt projiziert, und die 3D-Form wird aus der Verformung des Musters berechnet. Es erfasst eine vollständige Oberfläche in einer einzigen Aufnahme, was es schnell und gut geeignet für Bin-Picking und Roboterführung macht. In unserer Reihe ist das Photoneo.
Time of Flight
Die Kamera misst die Zeit, die das Licht zum Objekt und zurück benötigt, und erzeugt gleichzeitig an jedem Pixel einen Tiefenwert. Time of Flight ist weniger genau als die Triangulation, aber schnell und einfach zu integrieren, was sich für Robotik, Navigation und Materialhandhabung eignet. In unserer Reihe ist das die LUCID-Helios-Familie.
Stereovision
Zwei Kameras betrachten die Szene aus leicht unterschiedlichen Positionen, und die Tiefe wird aus der Disparität zwischen ihnen berechnet, so wie menschliche Augen Entfernungen einschätzen. Passivstereo stützt sich auf vorhandene Oberflächentextur, während Aktivstereo ein Muster projiziert, um auch auf glatten Oberflächen zu funktionieren. Stereo kommt gut mit Umgebungs- und Außenlicht zurecht und hat keine beweglichen Teile, mit dem Nachteil einer geringeren Genauigkeit als Triangulation oder strukturiertes Licht. In unserer Reihe ist das die Teledyne Bumblebee X.
Bevor Sie sich für 3D entscheiden
Nicht jede Anwendung, die dreidimensional aussieht, benötigt eine 3D-Kamera. Eine 2D-Kamera mit der richtigen Beleuchtung, etwa Dunkelfeld oder streifendem Winkel, kann Oberflächenmerkmale sichtbar machen, die scheinbar Tiefe erfordern. 3D kostet deutlich mehr, testen Sie daher zuerst beide Ansätze an realen Mustern und zahlen Sie nur dann für Tiefe, wenn die Aufgabe sie wirklich erfordert.
Smart-Kameras
Eine Smart-Kamera vereint Sensor, Prozessor und E/A in einer einzigen Einheit. Sie erfasst das Bild, verarbeitet es, trifft die Entscheidung und gibt das Ergebnis direkt aus, ohne externen PC, Framegrabber oder separate Softwarebox an der Linie. Die wichtige Unterscheidung, die beim Modellvergleich leicht übersehen wird, ist offene gegenüber geschlossener Plattform.
Smart-Kameras mit offener Plattform
Eine Smart-Kamera mit offener Plattform führt ein vollständiges Betriebssystem auf dem Gerät aus, typischerweise Linux oder embedded Windows. Das bedeutet, Sie sind nicht auf einen Werkzeugsatz beschränkt. Sie können die Software des Herstellers, ein Drittanbieter-SDK oder Ihre eigenen Algorithmen direkt auf der Kamera ausführen. Die Zebra Iris GTX ist das Beispiel in unserer Reihe: Sie führt die Aurora-Software von Zebra aus, kann aber ebenso Ihren eigenen Code ausführen, sodass die Plattform mit Ihrer Anwendung wächst, statt sie einzuschränken.
Geschlossene Smart-Kameras
Eine geschlossene Smart-Kamera führt ausschließlich die Software des Herstellers aus. Das kann für eine einfache, feste Aufgabe völlig ausreichen und ist oft schneller einzurichten, aber Sie sind an die Fähigkeiten dieses Anbieters gebunden. Wächst Ihre Anforderung über das hinaus, was seine Werkzeuge unterstützen, bleibt Ihnen nur der Austausch der Kamera.
Am besten geeignet für
Klar definierte Prüfung an einem einzigen Punkt: Anwesenheit und Abwesenheit, einfaches Codelesen, einfache Messung und Musterprüfung, besonders wo der Platz knapp ist und kein Raum für einen PC bleibt. Für komplexe Mehrkamerasysteme oder aufwändige individuelle Verarbeitung bietet ein PC-basiertes System mit einer Industriekamera mehr Spielraum.
Clearview liefert Smart-Kameras von Zebra. Smart-Kameras ansehen.
Feste Industriescanner
Feste Industriescanner sind speziell dafür gebaut, Codes zuverlässig an einem festen Punkt einer Linie zu lesen: Barcodes und 2D-Codes für Track and Trace, Sortierung sowie Lager- und Distributionsabläufe. Während eine Smart-Kamera ein allgemeines Prüfwerkzeug ist, ist ein fester Scanner auf Decodierleistung und Verfügbarkeit bei Identifizierungsaufgaben optimiert.
In unserer Reihe ist das die Zebra-FS-Serie, verwaltet über die Aurora-Software von Zebra, sodass ein ganzer Bestand an Scannern und Kameras von einer Plattform aus eingerichtet, bereitgestellt und betrieben werden kann. Höhere Modelle der Reihe nehmen C-Mount-Objektive und eine Auswahl an Sensoren auf, und Bildverarbeitungsfunktionen lassen sich per Lizenz hinzufügen, was die Grenze zwischen Scanner und Smart-Kamera bei Bedarf verwischt.
Am besten geeignet für
Hochzuverlässiges Codelesen und Track and Trace, Logistik und Lagerhaltung sowie jede Linie, bei der zuverlässiges Decodieren wichtiger ist als flexible Bildverarbeitung.
Clearview liefert feste Industriescanner von Zebra. Feste Industriescanner ansehen.
Thermalkameras
Thermalkameras erfassen Infrarotstrahlung statt sichtbaren Lichts, sodass jedes Pixel einen Temperaturwert darstellt. Das macht sie zum richtigen Werkzeug, wann immer die Temperatur zählt: Siegelprüfung an Lebensmittel- und Getränkeverpackungen, Prozess- und Temperaturüberwachung, Hotspot-Erkennung sowie Batterie- und E-Fahrzeug-Sicherheit.
Achten Sie auf
Thermalkameras sehen nicht durch Glas. Glas ist bei den Infrarotwellenlängen, die die meisten Thermalkameras nutzen, undurchlässig, sodass die Kamera die Glasoberfläche liest, nicht das, was dahinter liegt. Die benötigte Germaniumoptik ist zudem weit teurer als Standardobjektive, was die Systemkosten erhöht.
Clearview liefert Thermalkameras von FLIR und Teledyne Calibir. Thermalkameras ansehen.
Hyperspektral- und SWIR-Kameras
Hyperspektralkameras erfassen viele schmale Wellenlängenbänder statt der drei, die eine Farbkamera sieht. Eine einzige Hyperspektralkamera kann hundert oder mehr Bänder aufzeichnen und so die chemische Zusammensetzung, den Feuchtegehalt und die Materialeigenschaften eines Objekts sichtbar machen, die für die Standardbildgebung unsichtbar sind. Push-Broom-Bauformen bauen das Spektralbild Zeile für Zeile auf, während sich das Produkt bewegt, während Snapshot-Bauformen es in einem Zug erfassen.
Typische Anwendungen sind Lebensmittelsortierung, Erkennung von Kontaminanten und Fremdmaterial, Recycling und Materialklassifizierung, pharmazeutische Analyse und Forschung.
Achten Sie auf
Hyperspektral erzeugt große Datenmengen und erfordert spezialisierte Verarbeitung und kostet erheblich mehr als die Standardbildgebung. Für viele Aufgaben leistet eine Monochromkamera mit den richtigen Filtern und der richtigen Beleuchtung die Arbeit. Greifen Sie zu Hyperspektral, wenn die spektrale Information wirklich unverzichtbar ist und nichts Einfacheres sie auflöst.
SWIR ist nicht Hyperspektral
Sie finden in diesem Teil der Reihe auch SWIR-Kameras, und sie sind etwas anderes, das man bei der Spezifikation getrennt halten sollte. SWIR steht für kurzwelliges Infrarot, etwa 900 bis 1700 Nanometer. Eine SWIR-Kamera ist normalerweise eine Monochromkamera, die in diesem Band abbildet, nicht eine Kamera, die Licht wie die Hyperspektraltechnik in viele Spektralbänder aufteilt. Sie verdient ihren Platz bei Aufgaben, die sichtbares Licht nicht leisten kann, etwa Feuchte und Füllstände zu sehen, durch bestimmte Beschichtungen und Materialien zu prüfen, Siliziumwafer-Inspektion und Sortierung nach Material. Beide liegen also nah beieinander in der Reihe, aber die eine löst spektrale Signaturen über viele Bänder auf und die andere sieht schlicht in einem Wellenband jenseits des Sichtbaren.
Clearview liefert Hyperspektral- und SWIR-Kameras von Teledyne, LUCID und EVK. Hyperspektral- und SWIR-Kameras ansehen.
Embedded- und Platinen-Bildverarbeitung
Die Embedded-Bildverarbeitung integriert eine kompakte Kamera auf Platinenebene in ein Produkt statt in ein Fabrikgehäuse: ein Medizingerät, einen mobilen Roboter, eine Sortiermaschine. Sie nutzt kompakte Schnittstellen und führt die Verarbeitung auf Embedded-Plattformen wie ARM oder NVIDIA Jetson aus, was sich für OEM-Volumenprodukte eignet, bei denen Größe, Gewicht, Leistungsaufnahme und Stückkosten die Einschränkungen sind.
Ein Wort aus Erfahrung
Wir sehen regelmäßig Unternehmen, die von einer GenICam-konformen Industriekamera auf eine MIPI-basierte Embedded-Kamera wechseln, um Stückkosten zu sparen, und dann feststellen, dass der Entwicklungsaufwand die Ersparnis übersteigt. Wenn Sie diesen Wechsel abwägen, kalkulieren Sie die Entwicklungszeit realistisch ein, bevor Sie sich festlegen.
Clearview liefert Embedded-Vision-Computer von Neousys sowie Kameras auf Platinenebene. Embedded-Systeme ansehen.
Ein kurzes Wort zu Sensoren
Mehr als jeder andere einzelne Faktor bestimmt der Sensor Preis und Leistung einer Kamera. Einige Grundlagen sind es wert, vor der Spezifikation verstanden zu werden.
Moderne CMOS-Sensoren dominieren heute und sind über die gesamte Reihe hinweg exzellent, sodass die teuerste Kamera selten die ist, die Sie brauchen. Der Verschlusstyp ist bei Bewegung am wichtigsten: Ein Global Shutter friert Bewegung ein, ein Rolling Shutter ist günstiger, verzerrt aber bewegte Objekte. Mono oder Farbe ist eine echte Entscheidung, keine Vorgabe, denn ein Mono-Sensor liefert mehr nutzbare Auflösung und Empfindlichkeit, wählen Sie Farbe also nur, wenn die Anwendung sie braucht. Und die spektrale Empfindlichkeit bis ins nahe Infrarot kann Probleme lösen, die sichtbares Licht nicht kann, etwa durch bestimmte Beschichtungen zu sehen oder den Kontrast unter IR-Beleuchtung zu verbessern. Sonys Pregius- und Starvis-Familien tauchen in vielen Kameras unserer Reihe auf, wobei Pregius die übliche Wahl für Global-Shutter-Bildverarbeitung ist.
Ein ausführlicherer Leitfaden zu Sensoren, Sensorgenerationen und dem Lesen eines Sensordatenblatts folgt als Begleitstück.
Kameraschnittstellen
Die Schnittstelle entscheidet, wie die Kamera mit der Verarbeitungseinheit verbunden ist und wie viele Daten sie übertragen kann. Wählen Sie falsch, wird sie zum Engpass des ganzen Systems, daher ist ihre Wahl so wichtig wie die der Kamera.
| Schnittstelle | Framegrabber | Strom über Kabel | Am besten für |
|---|---|---|---|
| GigE Vision | Nein | PoE verfügbar | Der Standard für die meisten Anwendungen. Lange Kabelwege, kein Grabber, breite Unterstützung. Verfügbar in 1, 2,5, 5, 10 und 25 Gigabit |
| USB3 Vision | Nein | Ja | Kurze Kabelwege, Labor- und Tischaufbauten, kostengünstige Einzelkamerasysteme |
| CoaXPress | Ja | Ja | Höchste Bandbreite. Hochauflösende, schnelle Flächen- und Zeilenkameras |
| Camera Link | Ja | Ja | Etablierte installierte Basis. Wird in neuen Designs durch CoaXPress abgelöst |
| Camera Link HS | Ja | Faseroption | Sehr hohe Bandbreite über lange Faserstrecken, große Zeilenkamerasysteme |
Für die meisten neuen Projekte ist GigE Vision in der richtigen Geschwindigkeitsstufe der Ausgangspunkt. Wechseln Sie zu CoaXPress, wenn Sie eine Bandbreite benötigen, die GigE nicht bieten kann, und nutzen Sie USB3 für Tisch- und Kurzkabelaufbauten.
Wie Sie wählen, in fünf Fragen
Bei so vielen Optionen kann die Entscheidung schwer wirken. Diese fünf Fragen führen Sie der Reihe nach zum richtigen Kameratyp.
Was prüfen Sie?
Definieren Sie die Aufgabe vor der Hardware. Welches Merkmal muss erkannt werden, wie lauten die Gut/Schlecht-Kriterien, welche Toleranzen gelten.
Wie bewegt sich das Objekt?
Stillstehend oder ausgelöst deutet auf Flächenkamera. Kontinuierliche Bewegung deutet auf Zeilenkamera. Tiefe deutet auf 3D. Temperatur deutet auf Thermal. Material oder Chemie deutet auf Hyperspektral. Codelesen deutet auf einen festen Scanner.
Welche Auflösung benötigen Sie?
Ermitteln Sie sie aus dem Sichtfeld und dem kleinsten Merkmal. Eine Kamera, die Ihre Anforderung übertrifft, ist nicht besser, sie ist teurer und erzeugt mehr Daten.
Welche Geschwindigkeit benötigen Sie?
Passen Sie Bild- oder Zeilenrate an Ihre reale Produktionsgeschwindigkeit an. Ein Überdimensionieren der Geschwindigkeit kostet Geld bei Kamera und Schnittstelle.
Wie hoch ist das Budget?
Nutzen Sie unseren Preisleitfaden für realistische Bereiche und den Leitfaden zur Budgetplanung, um ein vollständiges Projektbudget einschließlich Objektiven, Beleuchtung, Software und Integration aufzustellen.
Sind die Antworten klar, können Sie mit Zuversicht spezifizieren. Sind sie es nicht, ist genau dafür das Testen da. Unser Insights lab in Thame ist mit jedem Kameratyp aus diesem Leitfaden ausgestattet, und das Engineering-Team kann Ihre Muster vor dem Kauf unter realen Bedingungen bewerten.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Flächen- und Zeilenkamera?
Eine Flächenkamera erfasst ein vollständiges 2D-Bild in einer Belichtung und eignet sich für stillstehende oder ausgelöste Teile. Eine Zeilenkamera erfasst jeweils eine Zeile und baut ein Bild auf, während das Objekt vorbeibewegt wird, was sich für kontinuierliches Material und breite oder endlose Oberflächen eignet.
Brauche ich wirklich eine 3D-Kamera?
Nur wenn die Aufgabe wirklich Tiefe erfordert, etwa Höhen-, Volumen- oder Formmessung oder Roboterführung. Viele scheinbar dreidimensionale Merkmale lassen sich mit einer 2D-Kamera und der richtigen Beleuchtung zu einem Bruchteil der Kosten sichtbar machen. Testen Sie beides an realen Mustern, bevor Sie sich entscheiden.
Was macht eine Smart-Kamera zur offenen Plattform?
Eine Smart-Kamera mit offener Plattform führt ein vollständiges Betriebssystem aus, sodass sie die Software des Herstellers, ein Drittanbieter-SDK oder Ihre eigenen Algorithmen auf dem Gerät ausführen kann. Eine geschlossene Smart-Kamera führt nur die Software des Herstellers aus, was begrenzt, wie weit die Anwendung wachsen kann.
Welche Schnittstelle sollte ich wählen?
GigE Vision ist der Standard für die meisten Anwendungen wegen langer Kabelwege und breiter Unterstützung. Wechseln Sie für die höchste Bandbreite zu CoaXPress und nutzen Sie USB3 für Tischaufbauten mit kurzem Kabel.
Was kostet eine Kamera für die Bildverarbeitung?
Das hängt stark von Auflösung, Geschwindigkeit, Schnittstelle und Typ ab. Unser Preisleitfaden gibt transparente Bereiche für das gesamte System an, nicht nur für die Kamera.
Nicht sicher, welche Kamera passt?
Unsere Ingenieure spezifizieren seit Jahren Kameras für die Bildverarbeitung. Wir verbringen lieber eine halbe Stunde damit, Ihnen zur richtigen Spezifikation zu verhelfen, als Ihnen etwas Unpassendes zu verkaufen, und wir können den Ansatz vor dem Kauf an Ihren eigenen Mustern in unserem Insights lab nachweisen.
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