Ist eine höhere Bildfrequenz immer besser für industrielle Kameras?

Die Erfassungsgeschwindigkeit einer Industrie-Kamera, auch bekannt als die  bildwiederholrate bezieht sich auf die Anzahl der Bildframes, die pro Sekunde aufgenommen werden können. In Maschinenvisionsystemen denken Sie vielleicht, dass je höher die Bildwiederholrate der Kamera ist, desto besser ist deren dynamische Leistung. Tatsächlich ist dies falsch. Die Bildwiederholrate einer Industrie-Kamera gibt nur das Maß des Kamerainterfaces und der Bildkompression an. Je höher die Schnelligkeit der Interface-Übertragung und je geringer die Bildkompression ist, desto höher wird die Bildwiederholrate sein. Dies beeinflusst jedoch die dynamische Leistung nicht direkt.

Welcher Parameter bestimmt die dynamische Leistung einer Industrie-Kamera? Tatsächlich ist es die Belichtungszeit. Die Belichtungszeit bezieht sich auf die Dauer, während der der Verschluss offen bleiben muss, um Licht auf die lichtempfindliche Oberfläche des Sensors zu projizieren. Für Industiekameras ist die Belichtungszeit das Intervall von dem Moment, als der Verschluss sich öffnet, bis er sich schließt, was die Helligkeit der Pixel beeinflusst und typischerweise in Millisekunden gemessen wird. Der Bildwiederholrate hingegen ist die Anzahl der Bildframes, die innerhalb einer Zeiteinheit vollständig ausgelesen werden können. Während dieser Zeit können Objekte einen Abdruck auf der Abbildoberfläche hinterlassen. Die Belichtungszeit wird je nach Bedarf festgelegt; es gibt keine guten oder schlechten Belichtungszeiten, sondern nur solche, die benötigt werden. Die Einstellung der Belichtungszeit hängt von der Empfindlichkeit des Sensors und der Beleuchtung auf der lichtempfindlichen Oberfläche ab.

Wenn die Belichtungszeit lang ist, dringt mehr Licht ein, wodurch es für schlechte Beleuchtungsbedingungen geeignet wird. Eine kürzere Belichtungszeit ist besser für gute Beleuchtungsbedingungen. Je länger die Belichtungszeit, desto heller das Bild; umgekehrt, je kürzer die Belichtungszeit, desto dunkler das Bild. In Situationen mit schlechter äußerer Beleuchtung wird im Allgemeinen eine Verlängerung der Belichtungszeit erforderlich (zum Beispiel Nachtszenen).

Linie scan kameras verwenden alle zeilenweise Belichtung, mit Optionen für feste Zeilenfrequenz und externe Trigger-Synchronisierung. Die Belichtungszeit kann sich mit dem Zeilenzyklus decken oder auf eine feste Dauer gesetzt werden. Bereich scan kameras bieten mehrere gängige Methoden an, wie zum Beispiel Rahmenerfassung, Felderfassung und rollende Zeilenbelichtung. Industrie-Kameras bieten normalerweise externe Trigger-Bildaufnahme-Funktionalitäten.

Je kürzer die Belichtungszeit, desto höher die Verschlussgeschwindigkeit einer Industriekamera. Derzeit können die meisten Industriekameras eine Belichtungszeit von bis zu 1 Mikrosekunde erreichen. Bei kürzeren Belichtungszeiten können Bilder jedoch teilweise oder sogar vollständig schwarz werden, weshalb dies bestimmte Anforderungen an die Lichtquelle und die Größe des Sensors der Kamera stellt. In Hochgeschwindigkeitsszenarien werden normalerweise eine hochhellige Lichtquelle und eine Industriekamera mit großem Pixel-Sensor verwendet, um dynamische Szenen aufzunehmen.

Für dynamische Szenen können hohe Bildwiederholraten glattere visuelle Effekte bieten. Zum Beispiel beim Filmen von Sportereignissen oder Wildtieren können hohe Bildwiederholraten uns helfen, schnell bewegte Objekte einzufangen, was das Video lebendiger macht. Darüber hinaus können hohe Bildwiederholraten dazu verwendet werden, spezielle visuelle Effekte wie Zeitraffer-Wiederholungen zu erstellen.

Hochgeschwindigkeits-Bildwiederholraten sind jedoch nicht immer notwendig. Für statische Szenen können niedrigere Bildwiederholraten angemessener sein. Niedrige Bildwiederholraten können das Bildrauschen und die Unschärfe reduzieren und so die Klarheit des Bildes verbessern. Zudem helfen niedrige Bildwiederholraten, Speicherplatz zu sparen, da sie kleinere Dateigrößen generieren.

Wie wählt man dann die Bildwiederholrate einer Industriekamera aus?

1. Zweck klären: Erstens muss man seine Aufnahmebedürfnisse klar definieren. Filmen Sie hochgeschwindige Bewegungsszenen oder statische Landschaften? Streben Sie nach der feinsten Detailgenauigkeit oder nach flüssigen dynamischen Effekten? Verschiedene Bedürfnisse erfordern unterschiedliche Bildwiederholraten. Bei der Aufnahme von hochgeschwindigen Bewegungsszenen wird empfohlen, eine höhere Bildwiederholrate wie 60FPS oder höher zu wählen, um sicherzustellen, dass mehr Details erfasst werden.

2. Gerätekompatibilität berücksichtigen: Stellen Sie sicher, dass Ihre Kamera, Ihr Computer und Ihr Monitor alle die von Ihnen gewählte Bildwiederholrate unterstützen. Andernfalls wird selbst dann, wenn Ihre Kamera eine hohe Bildwiederholrate aufnehmen kann, diese nicht gut auf anderen Geräten angezeigt werden.

3. Balancing Performance and Storage: Hohe Bildwiederholungsraten bedeuten größere Dateigrößen und höhere Speicheranforderungen. Beim Auswählen der Bildwiederholungsrate ist es wichtig, das Gleichgewicht zwischen der Kameraleistung, der Speicherkapazität und den Nachbearbeitungsfähigkeiten zu halten. Stellen Sie sicher, dass Ihr Gerät hohe Bildwiederholungsraten aufnehmen kann, ohne durch Speicherprobleme behindert zu werden.

4. Formate und Codecs verstehen: Verschiedene Videoformate und Codecs unterstützen Bildwiederholungsraten unterschiedlich. Es ist wichtig zu wissen, ob das Format und der Codec, die Sie verwenden, die gewünschte Bildwiederholungsrate unterstützen, bevor Sie sie auswählen. Dies kann Probleme während der Nachbearbeitung und Wiedergabe verhindern.

5. Praktische Tests: Schließlich sollten Sie unbedingt selbst testen. Bevor Sie eine Kamera kaufen, versuchen Sie, einige Videos bei verschiedenen Bildwiederholungsraten aufzunehmen, um zu sehen, welche am besten Ihren Anforderungen entspricht. Dadurch werden Sie ein besseres Verständnis für den Einfluss der Bildwiederholungsrate auf das Bild erhalten und können eine fundiertere Entscheidung treffen.