Einführung

Der Schlüssel zu einer erfolgreichen Machine Vision Applikation ist ein qualitativ hochwertiges Bild. Selbst die beste Hardware kann keine großartigen Bilder produzieren, wenn sie falsch oder mit suboptimalen Einstellungen verwendet wird. Sobald die Beleuchtung eingerichtet ist, um der Applikation zu entsprechen, ist es an der Zeit, die industrielle Farb-Kamera an die Beleuchtungssituation anzupassen. Dieser Artikel behandelt die grundlegenden Schritte von der Bestimmung der richtigen Belichtungseinstellung bis zur Weißabgleich. Schließlich werden die Unterschiede zwischen den Weißabgleicheinstellungen der alten und neuen MER2 Kamera besprochen.

So ermitteln Sie die Belichtungseinstellungen

Im Gegensatz zur Fotografie wird die Belichtung nicht durch Ästhetik bestimmt, sondern durch die Anforderungen der Applikation. Welches Merkmal muss sichtbar und identifizierbar sein, z.B. durch hohen Kontrast. Eine korrekt justiert Kamera verhindert, dass die interessierenden Bereiche überbelichtet (hell) oder unterbelichtet (dunkel) werden. Die folgenden Schritte führen Sie durch das Einstellen der Shutter, Blende und Verstärkung einer Machine Vision Kamera. 

1. Beginnen Sie mit einer neutralen Szene: Beginnen Sie mit einer Szene, die gleichmäßige Beleuchtung und neutrale Farben hat. Ein weißes Blatt Papier oder unser Schachbrettziel ist leicht zu identifizieren und darauf zu fokussieren. Dies wird Ihnen helfen, die Belichtungszeit ohne Farbverzerrung genau zu schätzen. Für das Fokussieren kann unser Testchart verwendet werden. Das tatsächliche Produkt kann später verwendet werden. 
2. Belichtungszeit einstellen: Passen Sie die Belichtungszeit an, um die Zeit zu steuern, während der der Kamera der Kamera dem Licht ausgesetzt ist. Höhere Werte lassen mehr Licht herein, während niedrigere Werte die Menge des vom Sensor gesammelten Lichts reduzieren. Für eine schnelle erste Einstellung können Sie ExposureAuto verwenden. Die industrielle Kamera passt die Belichtungszeit an, um einen einheitlichen berechneten Grauwert (ExpectedGreyValue) über das gesamte Bild zu erreichen. Sobald dieser Ausgangspunkt festgelegt wurde, sollte ExposureAuto auf Aus gesetzt werden und die Belichtungszeit kann manuell justiert werden. Wann immer der Cursor über das Bild bewegt wird, zeigt Galaxy Viewer die RGB-Werte unter dem Bild an. Dies kann helfen, über- oder unterbelichtete Bereiche zu identifizieren. 
   
3. Blende anpassen: Die Hauptfunktion der Blende besteht darin, die Schärfentiefe zu definieren. Oft wird die Schärfentiefe nicht auf den Millimeter genau angegeben, sondern ein Bereich, der scharfgestellt werden muss. Dies bietet die Möglichkeit, mit einer größeren Blende (niedrigere Blendenwerte) mehr Licht zu sammeln und kürzere Belichtungszeiten zu ermöglichen.
4. Verstärkung oder digitale Verschiebung einstellen: Bei schlechten Lichtverhältnissen, kurzen Belichtungszeiten aufgrund der Zykluszeit oder sich bewegenden Objekten kann es sein, dass die richtige Helligkeit nicht erreicht wird. In diesen Fällen kann analoges Gain oder DigitalShift verwendet werden, um das Sensorsignal zu verstärken und die Bilder aufzuhellen. Diese Funktionen verursachen Rauschen im Bild und sollten so wenig wie möglich verwendet werden.
5. Testen Sie unter verschiedenen Lichtbedingungen: Wenn es für Ihre Applikation relevant ist, testen Sie die Kamera unter verschiedenen Lichtbedingungen, die für Ihre Applikation relevant sind, um sicherzustellen, dass die von Ihnen gewählten Belichtungseinstellungen in unterschiedlichen Szenarien gut funktionieren.

Bitte beachten Sie: 

Da die Einstellungen voneinander abhängen, kann es erforderlich sein, diese Schritte mehrmals zu durchlaufen. 
Feste Werte führen zu einer konsistenten und vorhersehbaren Bildqualität und sollten bevorzugt werden. In einigen Applikationen sind automatische Funktionen wie ExposureAuto erforderlich, um externe Einflüsse wie Umgebungslicht auszugleichen. Für eine weitere Optimierung kann ein Interessensbereich (AAROI) definiert werden, der für die Berechnung der Belichtungszeit basierend auf dem erwarteten Grauwert verantwortlich ist.

Den Weißabgleich finden

Nachdem die Belichtungseinstellungen gefunden wurden, besteht der nächste Schritt darin, den Weißabgleich anzupassen, um eine genaue Farbdarstellung zu gewährleisten. Verwenden Sie ein weißes oder neutral gefärbtes Referenzobjekt in der Szene und passen Sie die Kamera-Einstellungen an, um einen Farbton zu entfernen.

1. Verwenden Sie eine Weißabgleichkarte oder ein Grauziel: Platzieren Sie ein weißes Papier oder ein neutralgraues Ziel in der Szene. Dies dient als Referenz für eine genaue Farbwiedergabe. Wie ExposureAuto führt WhiteBalanceAuto seine Berechnungen standardmäßig für das gesamte Bild durch. Mit AWBROI können Sie einen Interessenbereich für den Weißabgleichsalgorithmus definieren.
2. Wählen Sie einen Weißabgleichmodus: Die Kamera verfügt über drei Weißabgleichmodi: Aus, Einmal und Kontinuierlich. Im kontinuierlichen Modus wird die Machine Vision Kamera die drei Farbkanäle ständig anpassen, um ein einheitliches Bild zu erzielen. Im Einmal-Modus wird die Berechnung einmalig durchgeführt und die Ergebnisse werden als BalanceRatio für jeden Kanal gespeichert. Der Modus Aus wird automatisch nach einer einmaligen Ausführung des Weißabgleichs im Einmal-Modus eingestellt. Darüber hinaus kann ein erfahrener Benutzer die drei Kanäle manuell einstellen, nachdem er die Werte mit dem Farbberechnungsziel berechnet hat.
3. Anpassen der Farbtemperatur: Die Industriekamera ermöglicht die manuelle Einstellung der Farbtemperatur, die fein abgestimmt werden kann, um eine natürliche Farbbalance zu erreichen. Kühlere Temperaturen (höhere Kelvin-Werte) machen das Bild blauer, während wärmere Temperaturen (niedrigere Kelvin-Werte) es bernsteinfarben färben. Die Standardfarbtemperatur ist auf LightSourcePreset=Daylight6500K eingestellt. 
4. Farben bewerten: Überprüfen Sie die Farben im Bild, um sicherzustellen, dass sie natürlich und genau wirken. Vergleichen Sie die erfassten Farben nach Möglichkeit mit bekannten Referenzfarben, um eine genaue Farbwiedergabe sicherzustellen. Sind die Referenzfarben mehr oder weniger kräftig, kann in dieser Situation der Sättigungsmodus Abhilfe schaffen. Ein Wert von 0 erzeugt ein monochromes Bild, während ein Wert von 128 die Farben verstärkt. Der SaturationMode ist unabhängig vom LightSourcePreset.
5. Iterieren und Feinabstimmung: Iterieren Sie zwischen Belichtungs- und Weißabgleichsanpassungen, bis Sie ein gut belichtetes Bild mit präzisen Farben erhalten.

Farbkorrekturmatrix

Einige Maschinenbildkameras ermöglichen es Ihnen, eine Farbkorrekturmatrix anzuwenden, um Farbungenauigkeiten auszugleichen. Ein Farbkalibrierungsziel wird als bekannte Referenz verwendet, um die richtigen Farben zu berechnen. Mit LightSourcePreset=Maßgeschneidert können die neun Werte der Korrekturmatrix auf die berechneten Werte eingestellt werden. Konsultieren Sie Ihr Farbkalibrierungsziel und die Kamera-Dokumentation für Informationen zur Anwendung oder Anpassung der Parameter der Farbkorrekturmatrix.

Unterschiede zwischen MERCURY2 mit altem FPGA und MERCURY2 mit neuem FPGA

Im Laufe des Jahres 2022 führte DAHENG neue FPGAs für alle MERCURY2-Modelle ein. Das FPGA (Field Programmable ate Array) ist für die Erfassung der Daten vom Bildsensor verantwortlich und alle kamerainternen Algorithmen. Der Vorteil des neuen FPGA ist eine höhere Rechenleistung, die eine bessere Leistung und neue Funktionen zur Folge hat. Neben neuen Funktionen wie der Ereignissteuerung wurden auch grundlegende Bildbearbeitungsmethoden hinzugefügt. Dazu gehören Binning, Dezimierung, Spiegelung, Digital Shift, Burst-Modus und Bildverarbeitungsoptionen wie Schärfen und Rauschunterdrückung.

Alte FPGA-Modelle verfügten über die Weißabgleich- und Farbkorrekturfunktion AWBLampHouse, die sich bei AnalogControl befindet. Diese Funktion wird durch das neue FPGA ersetzt. Eine ähnliche, verfeinerte Funktionalität ist jetzt in ColorTransformationControl zu finden, wie im obigen Absatz beschrieben. ColorTransformationControl sorgt für einen idealeren Standardzustand und ein natürlicheres Erscheinungsbild des Bildes. 

Wenn Sie alte und neue FPGA-Kameras zusammen in einer Applikation verwenden, sollte LightSourcePreset auf Aus gesetzt werden. Die Kamera verhält sich ähnlich wie alte FPGA-Kameras, der Weißabgleich kann manuell oder mit BalanceWhiteAuto wie bei AWBLampHouse durchgeführt werden. Mit dem Parameter BalanceWhiteAuto, der jetzt unter ColorTransformationControl zu finden ist, ist AWBLampHouse weiterhin unter AnalogControl für die Steuerung des Weißabgleichs-Presets verfügbar. Bitte beachten Sie, dass während der neue Weißabgleich und die Farbkorrektur verwendet werden, AWBLampHouse auf den Standardwert Adaptive eingestellt sein sollte. Andernfalls werden die Farben möglicherweise nicht korrekt angezeigt.
Leider ist es nicht möglich, alte FPGA-Modelle auf das neue ColorTransformationCorntrol aufzurüsten.

Anleitung zur Feinabstimmung der Kamera-Parameter

Möchten Sie Ratschläge von unserem erfahrenen technischen Support-Team, wie Sie die richtige Belichtungszeit, den Weißabgleich oder die Farbkorrektur erreichen können? Wir sind hier, um zu helfen, bitte kontaktieren Sie uns über das untenstehende Formular!