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Effizient optisch messen

Optische Sensorik ist heute unverzichtbarer Bestandteil vieler Applikationen in Forschung, Entwicklung, Produktion und Qualitätssicherung. So unterschiedliche Bereiche wie Laserstrahldiagnostik, Spektroskopie und berührungslose Messungen aller Art haben dabei eines gemeinsam: optische Datenerfassung mit CCD- Zeilenkameras.

Die Zeilenkameras bieten gegenüber Flächensensoren:

    Höhere Auflösung
    * Einfachere Datenverarbeitung
    Kenngrößen, wie z.B. Kanten oder Maxima, können direkt nach dem Einlesen einer Zeile ermittelt werden.
    * Von Videosystemfrequenzen unabhängige und damit frei wählbare Belichtungszeit
    * Bewegte Objekte können quer zur Bewegungsrichtung erfaßt und so als 2. Dimension vermessen werden (Scannerprinzip).
    Gegenüber Photodetektoren werden
    * Nachführ- oder Scanmechanik überflüssig
    * Systemdesign und Aufbau einfach und robust
    * alle Bildpunkte gleichzeitig belichtet
    Problemlose Schnittstellentechnik:
    Die Kameras beinhalten die komplette Auswerteelektronik und Sensoransteuerung. Dadurch besteht die Verbindung zum Computer aus einer 8 Bit breiten parallelen Schnittstelle, die in vielen Rechnern bereits vorhanden ist (z.B. Druckerschnittstelle). So wird der Graustufenwert jedes Pixels ('picture element' = Bildpunkt) nacheinander an den Computer übertragen.
    Die Vorteile sind u. a. :
    * Ankopplung an alle Computersysteme möglich
    * Hohe Datenübertragungsrate direkt in den Kernspeicher des Computers
    * Pixelsynchrone Übertragung, d.h. da der Sensor vom Computer getaktet wird, ist - anders als bei Videofrequenzsystemen - die Zuordnung des Pixelindex bis zum letzten Pixel gewährleistet.
    * Preiswertes Computerinterface ohne zusätzlichen Speicher ('Frame Grabber')
    * Frei wählbare Belichtungszeit - Der Sensor funktioniert wie ein chemischer Film: der zeitliche Abstand zwischen zwei Auslesesequenzen legt die Belichtungszeit fest.

 
 
Schema
     
Example 1   If the camera is mounted to a lens, objects can be measured directly without touching.

Here: Width determination of a cylindrical object. The smoothed values result from defocussing the lens.

Upper line: object blurred
Lower line: lens focus adjusted properly
     
Example 2   While working without lenses, silhouettes and laser reflections can give information of measuring parts.

Here: Metal thickness determination in a parallel laserbeam.

     
Example 3   When the camera is directly mounted to a Spectrometer a Spectrophotometer and analysis-system is realized,

Here: Spectra of a mercury lamp.

   
     
* On the vertical axis is the relative brightness with 8 bit resolution (0..255) plotted, on the horizontal axis the pixel number (picture element), that means the space coordinate in units of the pixel distance (here:12.7 µm).    
 
 
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