Smart Kameras für die industrielle Bildverarbeitung
Eine Smart Kamera vereint Sensor, Rechenleistung und Auswertung in einem Gehäuse. Sie braucht weder Industrie-PC noch Frame Grabber und meldet das Prüfergebnis direkt an die Steuerung. Damit ist sie die schnellste Lösung für klar umrissene Prüfaufgaben in der Fertigung.
Im Sortiment stehen 40 Smart Kameras von HikRobot, durchgängig mit GigE-Anschluss und Global Shutter, mit Auflösungen von 1 bis 25 Megapixel, in Farbe und monochrom. Auf Anfrage liefern wir selbstverständlich auch alle anderen bekannten Marken.
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Produkte im Überblick
Smart Kameras: Bildverarbeitung ohne Industrie-PC
Eine Smart Kamera vereint Bildsensor, Rechenleistung und Auswertelogik in einem Gehäuse. Sie nimmt das Bild auf, verarbeitet es intern und gibt das Ergebnis direkt aus, ohne dass ein Industrie-PC oder ein Frame Grabber (Einsteckkarte zur Bilddatenübernahme im PC) dazwischenhängt. Das Resultat ist ein digitales Signal wie Gut oder Schlecht, eine Koordinate oder ein gelesener Codeinhalt. Es geht über einen Digitalausgang oder ein Kommunikationsprotokoll direkt an die Steuerung.
In dieser Kategorie sind aktuell 40 Produkte gelistet, alle vom Hersteller HikRobot. Alle Modelle arbeiten mit GigE Vision (Standard für die Bildübertragung über Ethernet), alle besitzen einen CMOS-Sensor und alle nutzen Global Shutter. Global Shutter bedeutet, dass alle Pixelzeilen gleichzeitig belichtet werden, bewegte Teile erscheinen also unverzerrt. Für Prüfaufgaben an laufenden Bändern ist das die Voraussetzung. Ein Rolling Shutter, der zeilenweise nacheinander belichtet, scheidet dort aus.
Abgrenzung: Smart Kamera, Flächenkamera mit PC, Vision Sensor
Die drei Bauformen lösen ähnliche Aufgaben mit sehr unterschiedlichem Aufwand. Ein Vision Sensor ist ein fest parametriertes Gerät für eine einzelne, klar umrissene Prüfung. Eine Smart Kamera ist über Software konfigurierbar, bleibt aber in Rechenleistung und Optik begrenzt. Eine Flächenkamera am Industrie-PC ist in Rechenleistung und Software praktisch frei skalierbar, verlangt aber Schaltschrankplatz, Betriebssystempflege und je nach Schnittstelle einen Frame Grabber.
| Kriterium | Vision Sensor | Smart Kamera | Flächenkamera mit PC |
|---|---|---|---|
| Prüfumfang | einzelne feste Prüfung | mehrere Merkmale je Bild | beliebig |
| Rechenleistung | fest vorgegebene Funktionen | begrenzt, im Gehäuse | skalierbar über CPU und GPU |
| Objektivwahl | meist fest | fest oder eingeschränkt wählbar | frei wählbar, etwa C-Mount |
| Zusatzkomponenten | keine | keine | PC, ggf. Frame Grabber |
| Ergebnisausgabe | Digitalausgang | Digitalausgang oder Protokoll | über PC-Software |
| Typischer Einsatz | Anwesenheitskontrolle | Vollständigkeit, Lage, Code | Vermessung, Oberfläche, KI |
Faustregel: Bei wenigen Prüfmerkmalen, festem Arbeitsabstand und stabiler Beleuchtung ist die Smart Kamera die wirtschaftlichere Lösung. Sobald mehrere Kameras auf ein gemeinsames Ergebnis rechnen, Bilder archiviert werden müssen oder eigene Algorithmen nötig sind, gehört die Aufgabe auf einen Industrie-PC. Reine Leseaufgaben ohne weitere Prüfung deckt oft schon ein Code-Scanner ab, einfache Ja-Nein-Prüfungen ein Gerät aus dem Bereich Vision Kameras und Sensoren.
Auflösung richtig wählen
Nach Auflösungsklassen sind gelistet: 5 MP mit 16 Modellen, 6 MP mit 10 Modellen, 1 MP mit 10 Modellen, 2 MP mit 8 Modellen, 12 MP mit 4 Modellen und 25 MP mit 2 Modellen. Der Schwerpunkt liegt damit im Bereich 1 bis 6 MP, was zur typischen Smart-Kamera-Aufgabe passt.
Rechenbeispiel für die Auswahl: Ein Sichtfeld von 200 mm Breite soll geprüft werden, das kleinste sicher zu erkennende Merkmal ist 0,5 mm groß. Als Regel gelten drei Pixel pro Merkmal, bei Kantenvermessung eher fünf. Bei drei Pixeln entfällt auf ein Pixel rund 0,17 mm im Objekt, 200 mm geteilt durch 0,17 mm ergibt rund 1200 Pixel Bildbreite. Ein 2-MP-Sensor mit 1600 mal 1200 Pixeln deckt das ab. Verlangt die Aufgabe fünf Pixel pro Merkmal, sind 2000 Pixel Breite nötig, dann ist 5 MP die richtige Klasse.
Farbe oder Monochrom
Gelistet sind 21 monochrome und 19 Farbmodelle. Monochrom ist die Standardwahl: Der Sensor nutzt jedes Pixel für Helligkeit, ohne Farbfilter davor, und liefert bei gleicher Pixelzahl mehr Kanteninformation und mehr Empfindlichkeit bei schwachem Licht. Farbe wählen Sie nur, wenn das Prüfmerkmal selbst farbig definiert ist, etwa Kabelfarben, Farbmarkierungen oder Sortierung nach Bauteilfarbe. Kontraste, die nur farblich vorliegen, lassen sich bei Monochrom oft über farbige Beleuchtungen erzeugen: Rotes Licht hellt rote Flächen auf und dunkelt grüne ab.
Schnittstelle, Anbindung und Kabel
Alle Modelle nutzen GigE Vision. Praktisch heißt das: Standard-Ethernet-Leitung bis 100 m ohne Repeater, Anbindung über handelsübliche Industrieswitches, keine Spezialkarte im Schaltschrank. Achten Sie auf geschirmte Leitungen und ausreichenden Abstand zu Frequenzumrichtern. Die 18 Produkte der Unterkategorie GigE Smart Kameras finden Sie separat gelistet. Passende Leitungen, Stecker und Netzteile stehen unter Zubehör und Kabel. Wechselbare Objektive wählen Sie über die Kategorie Objektive nach Sichtfeld und Arbeitsabstand aus.
Typische Aufgaben und klare Grenzen
| Aufgabe | Beschreibung | Eignung |
|---|---|---|
| Anwesenheitskontrolle | Ist ein Bauteil vorhanden oder nicht | gut geeignet, 1 MP genügt meist |
| Vollständigkeitsprüfung | Alle Schrauben, Clips oder Stecker gesetzt | gut geeignet, 2 bis 5 MP |
| Lagebestimmung | Position und Winkel für Roboterführung | gut geeignet bei ebener Lage |
| Codelesen | Barcode, DataMatrix, QR direkt am Bauteil | gut geeignet, Beleuchtung entscheidend |
| Präzise Vermessung | Toleranzen im Hundertstelmillimeter-Bereich | Grenzfall, meist PC-Lösung |
| Oberflächenprüfung | Kratzer, Lunker, Farbabweichung | meist ungeeignet, Rechenleistung fehlt |
Die Rechenleistung im Kameragehäuse ist durch Bauraum und Wärmeabfuhr begrenzt, komplexe Algorithmen und trainierte Modelle laufen langsamer oder gar nicht. Bei hoher Taktzahl kann die interne Auswertung zum Engpass werden. Prüfen Sie die Zykluszeit vorab an Ihren Originalteilen. Objektiv und Beleuchtung sind je nach Modell fest verbaut oder nur eingeschränkt wählbar, damit liegt der Arbeitsabstand faktisch fest. Für Endlosmaterial wie Bahnware oder Draht ist die Flächenaufnahme das falsche Prinzip, dort arbeiten Zeilenkameras zeilenweise synchron zum Vorschub.
Häufige Fragen zu Smart Kameras
Was unterscheidet eine Smart Kamera von einer normalen Industriekamera?
Eine normale Industriekamera liefert nur Bilddaten, ausgewertet wird auf einem angeschlossenen Industrie-PC, teils über einen Frame Grabber. Eine Smart Kamera rechnet im eigenen Gehäuse und gibt statt des Bildes ein fertiges Ergebnis aus, etwa ein Gut-Schlecht-Signal, eine Koordinate oder einen gelesenen Codeinhalt.
Brauche ich für eine Smart Kamera einen Frame Grabber?
Nein. Alle 40 gelisteten Modelle nutzen GigE Vision und binden über Standard-Ethernet an, eine Einsteckkarte entfällt. Ein Frame Grabber wird erst bei PC-basierten Systemen mit CoaXPress oder Camera Link relevant.
Wann reicht ein Vision Sensor und wann brauche ich eine Smart Kamera?
Ein Vision Sensor genügt bei einer fest definierten Prüfung an einem Teil in gleichbleibender Lage. Sobald mehrere Merkmale gleichzeitig geprüft werden, Teile in wechselnder Lage ankommen oder Codes gelesen und zugleich Merkmale kontrolliert werden sollen, ist die konfigurierbare Smart Kamera die richtige Wahl.
Warum haben alle Modelle Global Shutter?
Weil Smart Kameras fast immer an bewegten Teilen arbeiten. Global Shutter belichtet alle Zeilen gleichzeitig, ein bewegtes Objekt wird also unverzerrt abgebildet. Bei Rolling Shutter wird zeilenweise nacheinander belichtet, wodurch bewegte Kanten schräg erscheinen und Vermessungen falsche Werte liefern.
Welche Auflösung soll ich wählen?
Rechnen Sie vom kleinsten Prüfmerkmal her: mindestens drei Pixel pro Merkmal für Anwesenheit und Vollständigkeit, mindestens fünf für Kanten und Vermessung. Teilen Sie die Sichtfeldbreite durch die so ermittelte Pixelgröße. Der Sortimentsschwerpunkt liegt bei 5 MP mit 16 Modellen, gefolgt von 6 MP und 1 MP mit je 10 Modellen. Für große Sichtfelder stehen 12 MP und 25 MP bereit.
Liefern Sie auch Marken außerhalb Ihres Sortiments?
Ja. Im Shop ist unser Standardsortiment gelistet, auf Anfrage liefern wir auch andere gängige Marken sowie Sonderausführungen. Als unabhängiger Systemintegrator sind wir nicht an einen Hersteller gebunden und wählen die Komponente nach Ihrer Aufgabenstellung aus.