Power² für Photometric Stereo
Baslers ace und Framegrabber
- Kunde
- MSTVision
- Standort
- Ginsheim-Gustavsburg, Germany
- Datum
- 2021
Worum geht es beim Photometric Stereo Verfahren?
Mit dem Photometric Stereo Verfahren lässt sich die Oberflächen-Beschaffenheit eines Objektes von dessen Textur unterscheiden (z. B. der Aufdruck einer Pharma-Verpackung von der Blindenschrift). Photometric Stereo erfasst bei fester Kameraposition mehrere Bilder, die sich allein durch die Beleuchtungs-Richtung unterscheiden. Sie erlauben u. a. die Bestimmung der Oberflächenkrümmung eines Objektes. Einige Defekte lassen sich nur im Krümmungsbild feststellen.
Worin liegt die Herausforderung bei der Fehlererkennung?
Bei dem Photometric Stereo Ansatz nimmt eine einzige Kamera mindestens drei Bilder bei unterschiedlicher Beleuchtung auf, aus denen typischerweise vier Bilder berechnet werden. Die Berechnung in der CPU ist zeitintensiv und die geforderten Taktzeiten in der Produktion können meist nicht erfüllt werden. Selbst moderne Prozessoren verfügen nicht über ausreichend Rechenleistung, um Oberflächen lückenlos zu untersuchen.
Die Lösung ist ein Vision System mit Photometric Stereo Verfahren
MSTVision nutzt im eigenen Photometric Stereo System eine schnelle Basler ace Classic Kamera für die Bildaufnahme. Sie liefert 180 Bilder pro Sekunde bei einer Auflösung von 4 MP. Die komplette Photometric Stereo Berechnung setzt das Unternehmen im FPGA des Framegrabbers microEnable 5 marathon VCLx von Basler um. Die aufgenommenen „Rohbilder“ werden direkt im FPGA verarbeitet und der Framegrabber stellt ohne zusätzliche CPU-Belastung die Ergebnisse von Photometric Stereo als vier optionale Bilder bereit. Basler verfügt mit VisualApplets zudem über eine Entwicklungsumgebung, mit der sich der FPGA mit eigenen Funktionalitäten ausstatten lässt. So übernimmt der Framegrabber die Ansteuerung der segmentierten Beleuchtung – zeitlich synchron zur Bildaufnahme.
Durch die umfangreiche Parallelisierung im FPGA können je Framegrabber sehr hohe Datenraten bei gleichzeitig geringer Leistungsaufnahme verarbeitet werden. Konnte das Photometric Stereo Verfahren bei hohen Datenraten bisher nicht umgesetzt werden, ist dies nun durch die FPGA-Beschleunigung leicht realisierbar.
Die Vorteile des Vision Systems mit Photometric Stereo Verfahren
Photometric Stereo mit hohen Datenraten, geeignet für das Produktionsumfeld
Bildverarbeitung direkt im FPGA
Keine zusätzliche CPU-Belastung
Deutlich kompaktere Systemarchitekturen
