Module des Greiferbaukastens: Bilderfassungssysteme

1. Module des Greiferbaukastens: Bilderfassungssysteme

2. Gliederung Hardware • Kamera und Objektive • Beleuchtung Software • Bildverarbeitungssystem DIPLOM • Autofokus

3. Gliederung Hardware • Kamera und Objektive • Beleuchtung Software • Bildverarbeitungssystem DIPLOM • Autofokus

4. Kamera: • CCD (1/3“, 1/4“) • Preisspanne: € 100 - € 3.600 • Größe:  7 mm -  18 mm • Objektive: • Bildfelder[mm]: 1,2 x 0,9 - 10 x 7,5 • Arbeitsabstand: 8 mm - 53 mm • Preisspanne: € 20 - € 1.900

5. Kalibriernormal (Chrom auf Glas) • Chrom/Glas-Maske mit 112 Feldern • Kantenlänge der hellen Quadrate: 4 µm – 30 µm • Gitterabstand: 8 µm – 48 µm • Genauigkeit des Gitterabstandes: ± 20 nm

7. Fazit Kamera und Objektive • Durchmesser der Kameras  7 mm (Schnittstelle Nenngröße 20) • Auswahl der geeigneten Kamera ist im wesentlichen vom verfügbaren Raum abhängig • abhängig vom gewünschten Sehfeld bzw. Arbeitsabstand muss ein entsprechendes Objektiv mit angepasstem Tubus ausgewählt werden

8. Gliederung Hardware • Kamera und Objektive • Beleuchtung Software • Bildverarbeitungssystem DIPLOM • Autofokus

9. Beleuchtungsring mit SMD-Dioden • Abmessungen der SMD-Dioden: 3,2 (L) x 2,4 (W) x 2,4 (H) mm • Leuchtstärke 450 mcd (45°) • Ring (Di = 6,5 mm; Da = 14,5 mm, H = 3,5 mm) mit 10 SMD-Dioden • Versorgungsspannung 1,5 – 2 V • Anstellwinkel der Dioden: 32° (Arbeitsabstand: 10 mm)

10. FZK-Greifer mit Beleuchtungsring

11. Optik (Brennweite 25) Bildfeld: 5 mm x 3,75 mm Arbeitsabstand: 53 mm

12. Fazit Beleuchtung • bei einem Arbeitsabstand von 10 - 15 mm bieten die verwendeten SMD Dioden (450 mcd) auch bei kleinen Sehfeldern (1,2 mm x 0,9 mm) eine ausreichende Beleuchtung • für stark reflektierende Bauteile ist eine diffuse Beleuchtung vorteilhaft (vorgesetzte Streuscheibe oder diffuse Dioden) • falls es die Greiferbauform zulässt sollte in einem Objektabstand von ca. 10 – 15 mm ein Beleuchtungsring in der Kameraachse angeordnet werden • alternativ könnten die Dioden auch z.B. über einen oder mehrere Schwanenhälse auf das Objekt ausgerichtet werden

13. Gliederung Hardware • Kamera und Objektive • Beleuchtung Software • Bildverarbeitungssystem DIPLOM • Autofokus

14. Digitales Bildverarbeitungssystem DIPLOM(Digital Image Processing Library for Microstructures) Autofokus Bildrekonstruktion aus Fokusserien • Weitere Funktionen: • Mustersuche • Markenzentren berechnen • Erzeugen von Binärbildern • Erzeugen von Großformatbildern • Histogramm als Graphik • Mausgesteuerte Fadenkreuze • Graphische Grauwertprofile • Nummerische Anzeige der Grauwerte • Speichern/Lesen von Bildern • Aufnahme von Bildserien Bildrekonstruktion aus Beleuchtungsserien Korrektur von Verzeichnungen Kontrastoptimierung Korrektur der Vignettierung Weitere Infos: http://www.iai.fzk.de/diplom

15. Gliederung Hardware • Kamera und Objektive • Beleuchtung Software • Bildverarbeitungssystem DIPLOM • Autofokus

16. Das Programm berechnetin ca. 0,04 s einen Fokuswert Automatische Fokussierung

17. Je schärfer das Bild wird,umso größer wird dieser Fokuswert Automatische Fokussierung

18. Gutfokussiert Automatische Fokussierung

19. LSF Fokusantrieb Local Sharpness Function (LSF)

20. LSF Fokusantrieb Local Sharpness Function (LSF)

21. Fazit Autofokus • Durch die Erweiterung der LSF konnte erreicht werden, dass der DIPLOM-Autofokus nun sogar einen etwas höheren Fangbereich hat als das menschliche Auge • Durch Auswahl eines Bildausschnitts kann ganz gezielt auf ein Teilobjekt fokussiert werden • bei transparenten Strukturen kann gezielt auf die obere oder auf die untere Fläche fokussiert werden

22. Ausblick Hardware • Integration eines Bilderfassungsmoduls (Kamera, Objektiv und Beleuchtung) in die Wechselschnittstelle • Liste mit Infos über alle untersuchten Kamera-Objektiv Kombinationen (techn. Daten, Abmessungen, Preise, Bildfeldgröße, Auflösungsvermögen, ....) Software • Schnittstelle zur Steuerung des DIPLOM-Systems durch externe Programme