Was ist ein CIS?
Ein CIS ist eine kompakte Zeilenkamera zum direkten Anbau an die zu inspizierende Vorlage, wie aus dem Faxgerät oder dem Dokumentenscanner bekannt. Er besteht in der Regel aus Lesezeile, SELFOC Linse und Lichtquelle.
Wie unterscheidet sich ein CIS von einer Zeilenkamera?
Die Zeilenkamera hat einen kleinen Sensor (typisch 10 – 50 mm Länge) mit kleinen Pixeln (5-20 μm) und eine verkleinernde Optik. Der Sensor eines CIS ist so breit wie die Vorlage (bis zu 4 m), die Optik bildet 1:1 ab.
Was sind die Vorteile eines CIS gegenüber einer Zeilenkamera?
- Einfache Montage, kein großer Abstand erforderlich
- Einfache Justage
- Konstanter Blickwinkel über die gesamte Lesebreite
- Keine Objektivverzerrung
- Deutlich schärfere Abbildung
Was sind die Vorteile der Zeilenkamera gegenüber dem CIS?
- bessere Schärfentiefe
- geringeres Gewicht
Warum kann ich einen industriellen CIS nicht zum Preis eines Scanners kaufen?
- höhere Qualität (Bilder)
- höhere Zeilenrate durch aufwendigere Elektronik (Bilder)
- großer Leseabstand (10 mm statt 0.3 mm) durch aufwendigere Linsen
- robuste Ausführung (massives Metallgehäuse)
Wie steuere ich die Belichtung eines CIS?
Mit der eingebauten oder mitgelieferten Lichtquelle, wahlweise über Camera Link oder einen CIS internen Timer.
Durch die gegenüber einer Zeilenkamera schärferen Abbildung des CIS kann es zu Interferenzen bei der Inspektion periodischer Muster kommen. Was kann ich dagegen tun?
Die Option „Mehrfachblitzen“ unterdrückt Interferenzen weitestgehend.
Wie groß kann der Abstand zwischen Objekt und CIS (= Arbeitsabstand) sein?
Standardmäßig beträgt der Arbeitsabstand 10 mm.
Wie groß ist die Schärfentiefe eines CIS?
Je nach Anforderung, Brennweite und Lichtwellenlänge typisch 0,5 – 10 mm.
Welche Ortsauflösung bietet ein CIS?
Tichawa Vision bietet CIS mit einer nominellen Auflösung von 25 dpi (Pixelraster 1.016 mm) bis zu 2400 dpi (Pixelraster 10.6 μm) an.
Welche Ortsauflösung benötige ich für meine Applikation?
Diese Frage ist nicht eindeutig zu beantworten, weil es auch sehr stark auf die verwendeten Algorithmen ankommt. Generell lässt sich aber sagen, dass das kleinste zu erkennende Merkmal mindestens 3-5 Pixel groß sein muss.
Typische Interpolationsaufgaben wie Schwerpunktbestimmung etc. können aber sehr viel feiner als der Pixelraster durchgeführt werden.
Welche Zeilenrate benötige ich in meiner Anwendung?
Für die meisten Anwendungen empfehlen sich quadratische Pixel. Die Zeilenrate ist die Transportgeschwindigkeit dividiert durch die Pixelgröße.
Beispiel: Ein 200 dpi Sensor hat eine Pixelgröße von 127 μm. Bei einem Vorschub von 1m/sec ist die erforderliche Zeilenrate 1m/sec / 0.000127 m = 8000 Hz = 8 kHz
Der Sensor sollte mit 8 kHz Zeilenrate betrieben werden.
Welche Beleuchtung ist für mein Problem optimal?
Für flache Strukturen (Druck) reicht ein einseitiges Auflicht aus.
Für räumliche Strukturen (geknitterte Materialien) ist zweiseitiges Auflicht (in Laufrichtung vor und hinter dem Sensor) erforderlich.
Für durchsichtige bedruckte Materialien ist oft Durchlicht sinnvoll.
Für spezielle Anforderungen (z. B. Sicherheitspapiere) ist oft die Kombination von Auf- und Durchlicht erforderlich. Vom CIS wird der gemultiplexte Betrieb von bis zu sechs Lichtquellen unterstützt.
Welche Beleuchtungsfarbe ist für mein Problem optimal?
Für einfache Schwarz/Weiß-Probleme ist rotes Licht meist die beste Lösung.
Wie verhalten sich PRNU = Schwankung der Pixelwerte bei gleichmäßiger Ausleuchtung von CIS und Zeilenkamera?
Unter idealen Bedingungen (Ulbricht-Kugel) zeigt eine Zeilenkamera eine PRNU von typisch 10%. Unter realen Bedingungen sinkt die Amplitude am Rand des Bildfelds typisch bis auf die Hälfte ab, bedingt durch das Objektiv und das Lambert’sche Gesetz. Die PRNU des CIS liegt typisch bei etwa 30%, kann aber mit der internen Korrektur auf 1-2 % reduziert werden.
Welche Bitanzahl ist bei einem CIS möglich?
Der industrielle CIS arbeitet intern mit 10 Bit Auflösung, nach der Korrektur werden noch 8 Bit ausgegeben. In Scannern werden CIS-Elemente mit Auflösungen zwischen 12 und16 Bit betrieben.
Wie scharf bildet ein CIS im Vergleich zur Zeilenkamera ab?
Die Abbildungsschärfe der Zeilenkamera ist meist durch das Objektiv begrenzt, die Blende muss man bei hohen Zeilenraten fast ganz öffnen. Der Schwarz/Weiß- Übergang beträgt typisch 3-5 Pixel. Beim CIS beträgt der Übergang typisch 1-2 Pixel bei 300 dpi (84 μm) und 3-4 Pixel bei 1200 dpi (21 μm).
Wie ist die spektrale Empfindlichkeit eines CIS?
Die Pixel eines CIS sind genau wie bei einer CCD oder CMOS Kamera in Silizium ausgeführt und zeigen das typische Verhalten mit dem Empfindlichkeitsmaximum im nahen Infrarot.
Wie ist der Bau eines lückenlosen Sensor möglich?
Die Elemente eines CIS sind aneinandergereihte Chips. An den Stoßstellen (Gaps) tritt entweder keine nennenswerte Störung auf (25 bis 200 dpi) oder aber der CIS besitzt „staggered” angeordnete Chips. Die auftretende Verzeichnung ist insgesamt geringer als die Verzeichnung eines Objektivs und einfacher zu korrigieren (linearer Zusammenhang, kein Polynom erforderlich).
Was muss man beim Einbau eines CIS beachten?
Der CIS ist wesentlich näher am Prüfling als eine Zeilenkamera. Daher sollte:
- eine Schutzvorrichtung verhindern, dass sich Prüflinge aufstauen oder kippen und den Sensor beschädigen
- Vorkehrung gegen ESD (elektrostatische Entladungen) getroffen werden, vor allem bei Glas und schnell laufenden Kunststoffgeweben sowie bei allen anderen Materialien, die sich statisch aufladen können.