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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Bildsensoren sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 7 Hersteller von Bildsensoren und deren Firmenranking.
Inhaltsübersicht
Ein Bildsensor ist ein Bauteil, das Lichtinformationen in elektrische Signale umwandelt.
Sie werden auch Bildsensoren genannt. Bildsensoren sind die CCD- (Charge Coupled Device) und CMOS- (Complementary Metal Oxide Semiconductor) Sensoren, die in Digitalkameras und fotografischen Geräten verwendet werden.
Bildsensoren sind die Augen des Geräts. Die Anzahl der Pixel eines Bildsensors in einer Kamera bezieht sich auf die Gesamtzahl der Bildsensoren. Jeder Sensor erfasst die Intensität des Lichts, die quantifiziert und als elektrisches Signal verarbeitet wird.
Bildsensoren werden hauptsächlich in Produktionslinien für Massenprodukte eingesetzt. Sie sind z. B. in Produktionslinien für Automobilteile, Lebensmittel und medizinische Produkte, elektronische Geräte, Flüssigkristalle, Halbleiter und Kunststoffprodukte nützlich.
Bildsensoren sollen die visuelle Prüfung durch das menschliche Auge ersetzen. Sie werden beispielsweise bei Anwesenheits-/Abwesenheitskontrollen zum Zählen von Mengen und zur Prüfung auf fehlende Teile sowie bei Sichtkontrollen zur Prüfung auf Kratzer und Defekte eingesetzt.
In Kombination mit fortschrittlicher Bildanalysetechnik ermöglichen sie auch die Zeichenerkennung (OCR: Optical Character Recognition) und dreidimensionale Messungen. Bildsensoren werden auch in automatischen Fahrsystemen von Fahrzeugen eingesetzt und werden auch in Zukunft unverzichtbar sein.
Das lichtempfindliche Element (Fotodiode) ist das Herzstück eines Bildsensors. Dieser Halbleiter nimmt die Intensität des Lichts auf und speichert sie als elektrische Ladung. Wenn Licht auf die Fotodiode trifft, wird eine zur Lichtintensität proportionale Menge an Elektronen erzeugt.
Die Grundfunktionsweise der Bildsensoren besteht darin, die Eigenschaften des Halbleiters zu nutzen, um Elektronen zu speichern und die Menge der Elektronen zu quantifizieren. Bei Bildsensoren gibt es Geräte, die auf unterschiedlichen Funktionsweisen beruhen, je nachdem, wie die im lichtempfindlichen Element gespeicherten Elektronen in ein Signal umgewandelt werden. Die wichtigsten Geräte sind CCD und CMOS.
Bei CCDs wird die Ladung mit Hilfe einer CCD-Übertragungsstrecke in ein elektrisches Signal umgewandelt. Bei CMOS verfügt jeder Fotodetektor über eine eigene Verstärkerschaltung, so dass die Ladung übertragen werden kann, ohne dass sie mehrere Fotodetektoren durchlaufen muss.
CMOS hat den Vorteil eines geringen Stromverbrauchs und einer hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit, da es von einem einzigen Gerät gesteuert wird. Auch die im Vergleich zu CCDs niedrigeren Herstellungskosten machen CMOS zu einem interessanten Verfahren.
Bildsensoren gibt es in verschiedenen Größen. Die Bildqualität verbessert sich in der Regel mit zunehmender Sensorgröße. Der Grund dafür ist, dass je größer der Sensor ist, desto mehr Licht kann er einfangen.
Die Bandbreite des Lichts, das erfasst werden kann, d. h. der dynamische Bereich, wird vergrößert, was bedeutet, dass Bilder mit weniger überstrahlten Weiß- und Schwarztönen aufgenommen werden können. Je größer ein Bildsensor mit der gleichen Anzahl von Bildpunkten ist, desto besser ist die Bildqualität, da die lichtempfindliche Fläche pro Bildpunkt (1 Pixel) größer ist, was auch zu einer Verringerung des Rauschens führt.
Die Beleuchtung ist eine Vorrichtung, die den Bildsensor für FA interpoliert. Die Beleuchtung ist erforderlich, um sicherzustellen, dass der Bildsensor das Werkstück stabil und unbeeinflusst vom Umgebungslicht erfassen kann. Die drei gängigsten Beleuchtungsmethoden sind:
Orthoreflektierendes Verfahren
Bei dieser Methode wird das Werkstück von oben schräg beleuchtet und das an der Oberfläche des Werkstücks reflektierte Bild aufgenommen. Mit dieser Methode ist es einfacher, einen Kontrast zwischen den ebenen und unebenen Teilen eines Werkstücks zu erzielen, z. B. bei einer Metallplatte mit unebenen Oberflächen.
Transmissionsverfahren
Bei dieser Methode wird das Werkstück von der Rückseite beleuchtet und das Bild von der Oberfläche aufgenommen. Die Konturen von Werkstücken mit komplexen Formen können genauer abgebildet werden.
Koaxiale Beleuchtungsmethode
Bei dieser Methode sind die optische Achse der Beleuchtung, die das Werkstück bestrahlt, und die optische Achse der Kamera koaxial. Das gesamte Werkstück kann gleichmäßig beleuchtet und Schatten minimiert werden.
Der Preis eines Bildsensors wird durch das Sichtfeld und die Genauigkeit bestimmt.
Sichtfeld
Je größer die Anzahl der Pixel eines Bildsensors ist, desto mehr Details kann er in der Regel erkennen. Je größer die Anzahl der Pixel, desto größer ist der Sensor und desto höher ist der Preis.
Auch die Verarbeitungszeit nimmt tendenziell zu, da die Datenübertragung länger dauert. Es ist wichtig, einen Sensor zu wählen, der dem Takt des zu bedienenden Systems entspricht.
Genauigkeit
Bildsensoren mit höheren Pixeln sind genauer. Außerdem ist je nach dem zu erkennenden Objekt ein Monochromsensor oder ein Farbsensor erforderlich, wobei Farbkameras teurer sind.
*einschließlich Lieferanten etc.
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Rangliste in Deutschland
Ableitungsmethode| Rang | Unternehmen | Aktie lecken |
|---|---|---|
| 1 | Baumer GmbH | 31.9% |
| 2 | KYOCERA Europe GmbH | 21.3% |
| 3 | wenglor sensoric elektronische Geräte GmbH | 12.8% |
| 4 | PHYTEC Messtechnik GmbH | 10.6% |
| 5 | ams-OSRAM AG | 10.6% |
| 6 | Gigahertz Optik GmbH | 6.4% |
| 7 | SensoPart Industriesensorik GmbH | 6.4% |
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