Vorteile

Neuste CMOS Rolling Shutter Kameras, wie aus der Baumer CX-Serie mit Sony STARVIS Sensoren, zeichnen sich durch eine hohe Empfindlichkeit sowie geringes Rauschen aus und eignen sich ideal für Applikationen im industriellen Umfeld. Kombiniert mit hoher Sensorgeschwindigkeit, sind die Kameras in immer mehr Applikationen im Einsatz, die bisher Modellen mit Global Shutter Sensoren vorbehalten waren.

Vorteile gegenüber Global Shutter Kameras:
Anwendungsbeispiele:

Funktionsweise

Belichtungsverfahren Rolling und Global Shutter im Vergleich

Rolling oder Global Shutter sind zwei vollelektronische Verschlüsse, die in CMOS-Bildsensoren verwendet werden. Sie steuern die Belichtungszeit und damit die Lichtmenge (Menge der Photonen), die im Inneren des Kamerasensors – in den Pixeln – in Elektronen umgewandelt, quantisiert und als digitaler Wert ausgegeben wird.
Während ein Global Shutter Sensor die gesamte Bildfläche zeitgleich belichtet und damit ein Bild „blitzartig“ generiert, belichtet ein Rolling Shutter Sensor die einzelnen Zeilen zeitlich versetzt und gibt darauf aufbauend ein Bild aus.

Rolling Shutter Effekt

Bewegt sich ein Objekt schneller als die Belichtungs- und Auslesezeit vom Sensor, kann die Aufnahme aufgrund der rollierenden Belichtung verzerrt sein – der so genannte Rolling Shutter Effekt entsteht.

Grafik_Rolling-Shutter_Rolling-Shutter-Effekt_1200x387px.jpg
Bildaufnahme links mit, rechts ohne Rolling Shutter Effekt

Mit hohen Bildraten bis 100 Bilder/s minimieren aktuelle schnelle CMOS-Kameras mit Sony Starvis Rolling Shutter Sensoren diesen Effekt sichtbar und eröffnen damit eine Vielzahl von Anwendungen.

Rolling-Shutter-Effekt vermeiden

Einige Rolling Shutter Sensoren verfügen über eine spezielle Betriebsart: den sogenannten Global Reset Shutter. Dabei werden wie beim Global Shutter alle Pixel gleichzeitig belichtet, während der Auslesevorgang zeilenweise mit zeitlichem Versatz erfolgt. Dadurch wird jede Zeile des Sensors unterschiedlich lang belichtet und im aufgenommenen Bild ein Helligkeitsverlauf erzeugt. Auch mögliche Verzerrungen durch den Rolling Shutter Effekt sind weiterhin sichtbar. Eine stabile Bildauswertung kann so erschwert werden.
Kombiniert man jedoch die Betriebsart Global Reset Shutter mit Blitzbeleuchtung und Fremdlichtabschattung, kann der Rolling-Shutter-Effekt vermieden werden. Dominiert das Blitzlicht die Belichtung und ist sonstiges Fremdlicht unterdrückt, erhalten alle Pixel die gleiche Lichtmenge. Das folgende zeilenweise Auslesen und die resultierende unterschiedliche lange Belichtung der Zeilen, spielt dann keine Rolle mehr, da kein Fremdlicht einwirkt. Wird die Kamera zudem so ausgerichtet, dass die Laufrichtung des Shutters mit der des Objektes übereinstimmt, kann eine weitere Reduzierung geometrischer Verzeichnungen durch den Rolling-Shutter-Effekt erreicht werden.

Grafik_Rolling-Shutter_Global-Reset-Shutter_1200x900px_DE.jpg

Vergleich Belichtungsverfahren

Grafik_Rolling-Shutter_Recommondation-Shutter-Type_Flash-light_1200x750px_DE.jpg
Vergleich der Belichtungsverfahren bei Verwendung einer Blitzbeleuchtung
Grafik_Rolling-Shutter_Recommondation-Shutter-Type_Continuous-light_1200x750px_DE.jpg
Vergleich der Belichtungsverfahren bei Verwendung von Dauerlicht

Anwendungsbeispiele

Stehen Inspektionsobjekte, bewegen sich nur langsam oder werden zur Bildaufnahme angehalten, sind Kameras mit einem Rolling Shutter CMOS-Sensor hervorragend geeignet und bieten ein breites Einsatzspektrum.


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