Zeilenkameras

Funktionsweise und Technologie

Im Unterschied zu Flächenkameras, die pro Aufnahme ein komplettes Bild liefern, arbeitet eine Zeilenkamera mit einem länglichen Sensor, der eine oder mehrere Pixelreihen umfasst. Während sich das Objekt bewegt, wird Zeile für Zeile ein Abschnitt erfasst und digital zusammengesetzt. So entstehen endlos lange, scharfe Bilder, perfekt für schnelle oder großflächige Inspektionsaufgaben.
Moderne Modelle nutzen CMOS- oder CCD-Sensoren mit Auflösungen von 2K bis 16K Pixeln und Zeilenraten über 100 kHz. Entscheidend ist eine exakte Synchronisation mit der Objektbewegung, meist über Encoder oder Trigger.

Sensoren und Auflösung

Aktuelle Systeme bieten beeindruckende Zeilenlängen und Farbtiefe. Neben monochromen Sensoren kommen häufig Trilinear– oder Tetra-Linear-Farbsensoren zum Einsatz. Für lichtarme Anwendungen erhöhen TDI-Sensoren (Time Delay Integration) die Empfindlichkeit, indem sie mehrere Belichtungen summieren. Damit bleibt selbst bei hohen Bandgeschwindigkeiten jedes Detail sichtbar.

Schnittstellen und Beleuchtung

Da Zeilenkameras enorme Datenmengen erzeugen, werden Hochleistungsschnittstellen wie CoaXPress, Camera Link, USB 3.0 oder 10GigE Vision eingesetzt. Ebenso wichtig ist die passende Beleuchtung: schmale Linienlichter wie Balkenbeleuchtungen erzeugen homogenes, intensives Licht über die gesamte Bildbreite. Zusammen mit einem präzisen Objektivsystem ergibt sich ein perfekt ausgeleuchtetes Sichtfeld für fehlerfreie Ergebnisse.

Zeilenkameras: Anwendungen in der Industrie

Überall dort, wo Flächenkameras an ihre Grenzen stoßen, kommen Zeilenkameras ins Spiel, etwa bei der Prüfung langer, bewegter oder rotierender Objekte. Sie sind ein zentraler Bestandteil automatisierter Qualitätssicherung und Prozesskontrolle.

Druck- und Verpackungsindustrie

In der Druckbranche überwachen Line-Scan-Systeme kontinuierlich Papierbahnen, Etiketten oder Folien. Sie erkennen Druckfehler, Farbabweichungen oder Registerungenauigkeiten in Echtzeit. Auch in Verpackungslinien prüfen sie, ob Endlosfolien oder Kartonbänder frei von Defekten sind. Das ist eine wichtige Voraussetzung für gleichbleibende Qualität bei hohen Taktzeiten.

Oberflächeninspektion und Materialprüfung

In der Metall-, Kunststoff- und Textilindustrie ermöglichen Zeilenkameras eine vollständige Oberflächenkontrolle. Sie erkennen selbst kleinste Kratzer, Löcher oder Strukturfehler auf Bändern, Folien, Glas oder Leiterplatten. Dank ihrer hohen Auflösung lassen sich Oberflächen vollständig und detailgenau prüfen. Das gewährleistet maximale Prozesssicherheit, insbesondere in der Serienfertigung und bei empfindlichen Materialien. Ergänzend lassen sich Systeme mit Industriellen Bildverarbeitungs­komponenten kombinieren, um Defekte automatisch zu erkennen und zu klassifizieren.

Kontrolle zylindrischer Objekte

Auch runde oder rotierende Produkte wie Flaschen, Dosen oder Walzen lassen sich präzise prüfen. Während sich das Objekt dreht, erfasst die Kamera seine Oberfläche zeilenweise und erstellt eine vollständige 360°-Abwicklung. So werden Etiketten, Gravuren oder Beschichtungen rundum geprüft, effizienter und detailreicher als mit mehreren Flächenkameras.
In Kombination mit Beleuchtungssystemen für Rundobjekte lässt sich die Erkennungsrate weiter erhöhen.

Vorteile, Auswahl und aktuelle Trends

Wichtige Vorteile

Zeilenkameras bieten unbegrenzte Bildlänge, hohe Geschwindigkeit und überragende Detailtreue. Da nur ein schmaler Streifen beleuchtet werden muss, ist die Lichtführung besonders effizient. Im Vergleich zu Flächenkameras liefern sie bei bewegten Objekten höhere Präzision ohne Bewegungsunschärfe, ideal für Bahnwaren, Rollenmaterial oder Hochgeschwindigkeitsprozesse.

Auswahlkriterien

Für optimale Ergebnisse sollten Auflösung, Zeilenrate und Schnittstelle exakt zur Anwendung passen.
Wesentliche Parameter sind:

• Pixelzahl pro Zeile: bestimmt die Querauflösung des Bildes

• Zeilenfrequenz: muss zur Bandgeschwindigkeit passen

• Farbe oder Monochrom: abhängig von Prüfaufgabe und Kontrastanforderung

• Schnittstelle: z. B. CoaXPress oder 10 GigE Vision

• Optik & Beleuchtung: abgestimmt auf Sensorlänge und Material

• Triggerung/Synchronisation: für verzerrungsfreie Aufnahmen

Wer mehrere Komponenten aus einer Hand sucht, findet bei Visiontechnik auch komplette Systemlösungen mit Kamera, Beleuchtung und Software, ideal für die schnelle Integration in bestehende Produktionslinien.

Technologische Entwicklungen

Neue Generationen von Zeilenkameras nutzen Backside-Illuminated-Sensoren für bessere Lichtausbeute und höhere Dynamik. Fortschritte in der Schnittstellentechnik (CoaXPress 2.0, 25 GigE) erlauben noch schnellere Datenübertragungen.
Darüber hinaus kombinieren moderne Systeme die 2D- mit der 3D-Erfassung, etwa durch Lasertriangulation, um Oberflächenprofile in Echtzeit zu erzeugen. Diese Technologie gewinnt besonders in der Elektronik- und Batterieproduktion zunehmend an Bedeutung.

Integration in Automationssysteme und Software

Für maximale Effizienz müssen Zeilenkameras präzise in Automations- und Bildverarbeitungssysteme integriert werden. Über Schnittstellen wie GigE Vision, GenICam oder CoaXPress kommunizieren Kamera, Beleuchtung und Steuerung in Echtzeit. Die aufgenommenen Zeilenbilder werden von intelligenter Vision-Software sofort zusammengesetzt und ausgewertet. So lassen sich Fehler, Farbabweichungen oder Maßdifferenzen automatisch erkennen und an die SPS oder Robotersteuerung übermitteln. In Industrie-4.0-Umgebungen werden Zeilenkameras zunehmend Teil vernetzter Qualitäts- und Wartungssysteme, die Produktionsdaten kontinuierlich analysieren. Das Ergebnis: höhere Prozesssicherheit, geringere Ausschussraten und eine nahtlose Integration in bestehende Fertigungslinien.

Fazit: Präzision in Bewegung

Zeilenkameras sind die erste Wahl für Anwendungen, bei denen Geschwindigkeit, Präzision und lückenlose Kontrolle entscheidend sind. Ob in der Druck-, Metall-, Verpackungs- oder Elektronikfertigung, sie liefern kontinuierlich scharfe, detailreiche Bilder und sichern höchste Produktqualität.
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