Suurnopeuskamera teollisuuskäytössä

Suurnopeuskamerat ovat teollisuudessa suosittuja ja tehokkaita työvälineitä tuotantolinjojen, tuotekehityksen ja tutkimuksen ongelmakohtien tunnistamisessa. Kun nopea tapahtuma kuvataan suurella taajuudella, voidaan aineistoa tutkia jälkeenpäin hidastettuna kuvasarjana, jolloin tapahtuman liike ja dynaamiset vuorovaikutussuhteet avautuvat. Liikeanalyysillä saadaan dynamiikka numeeriseen muotoon, mikä mahdollistaa tapahtumien vertailun, säädön ja kontrollin.

Suurnopeuskameroista

Suurnopeuskamera taltioi tapahtumat yksityiskohtaisemmin juuri siksi, että se kuvaa normaaliin videokameraan verrattuna useamman kuvan sekunnissa. Kameroiden kuvausnopeus ilmaistaan yleisesti termillä fps (frames per second, eli kuvaa/sekunti). Kun videokamera tallentaa 25 fps, suurnopeuskameroiden kuvausnopeus tehdasoloissa on tyypillisesti 250-5000 fps, suurin osa tuotantolinjojen ongelmista löytyy tämän nopeusluokan kameroilla.

Suurnopeuskuvaus teollisuudessa

Suurnopeuskameroita voidaan käyttää yrityksissä monenlaisiin tarpeisiin; tuotekehityksessä ja tutkimuksessa esimerkiksi erilaiset törmäystestit, virtausdynamiikka, ballistiikka, materiaalitekniikka, partikkeli- ja aerosolitutkimus ovat tärkeitä kuvaus- ja analysointikohteita.

Tuotantolinjan seuraamisessa kameroista on suuri apu esim. syöttö-, täyttö-, merkkaus- ja saumauslaitteiden optimoinnissa sekä mahdollisten virhetoimintojen syiden selvittämisessä.

Jotta suurnopeuskamerasta saa tehtaassa kaiken hyödyn irti, kannattaa kameraa valittaessa miettiä muutamia tärkeitä näkökohtia: kuvausnopeus on luonnollisesti ensimmäisenä mieleen tuleva asia. Nopeuden rinnalla oleellista on myös, että resoluutio on riittävä, jotta halutut yksityiskohdat ovat havaittavissa. Valaistuksen riittävyys on hyvä tarkistaa, osaan kameroista on integroitu LED-valoja jo itsessään ja joissain olosuhteissa ne ovat riittävä valonlähde, mutta riippuen kuvauspaikan valaistustasosta, lisävalonlähteet voivat olla tarpeen.

Tuotanto-olosuhteissa mustavalkokamera on lähes aina suositeltava vaihtoehto, koska harmaasävykenno on tuplasti herkempi kuin värikameran kenno, jolloin kuvauksessa käytettävän valon tarve on pienempi tai toisaalta valotusaika voidaan pudottaa puoleen verrattuna värikameraan. Optiikaksi valitaan parhaiten tarkoitusta vastaava linssi rajapintoina C-mount tai F-mount, joten objektiivivalikoima on suuri. Standardin mukainen C-mount mahdollistaa kameran kiinnittämisen vaikka mikroskooppiin. Kamerat kestävät hyvin normaalia elämää mutta jos kamera on alttiina erittäin kovalle käsittelylle, suurempia kiihdytysvoimia kestävä malli (HiG - lisäoptio) on harkittava vaihtoehto.

Kiinteä vai kannettava kamera?

Kameroita on saatavana sekä PC:hen kytkettyinä malleina että kannettavina. Mega Speedin PC:hen kytkettävissä MS -malleissa on sisäänrakennettu high speed SDRAM-muisti. Kamerat ovat Gigabit Ethernet -väylän kautta yhteydessä tietokoneen kanssa, ohjaus tapahtuu tietokoneelta.

Kamerat lähettävät tietokoneelle 30 fps live-esikatselukuvaa samalla kun high speed -kuvadata tallentuu SDRAM -muistiin jatkuvana luuppina. Haluttu high speed -kuvamateriaali siirretään tietokoneelle SDRAM -muistista Gigabitin Ethernet-kaapelilla, jonka pituus voi olla maksimissaan 100 metriä.

Kannettavat Mega Speed HHC X -sarjan kamerat eivät tarvitse yhteyttä PC:lle vaan niitä voidaan ohjata suoraan kameran kosketusnäytöltä. Ne sisältävät sekä high speed SDRAM-muistin että SSD muistin ja muistikortin tiedostojen pysyvään tallentamiseen. Lisäksi niissä on laaja näyttö, jolta voi katsella esikatselukuvaa ja myös kuvattuja otoksia. Kamerat ovat siis täysin kannettavia ja sitkeällä Li-Po -akulla varustettuna kamera pystyy sisäänrakennettujen teholedvalojen avulla valaisemaan lähikuvausalueen. Käyttäjä voi halutessaan kytkeä kameran PC:lle Gigabit Ethernet -yhteydellä ja ohjata kameraa etänä aivan kuten MS-mallin kameroita.

Videomateriaalin tallentaminen

Edellä mainituissa kameroissa on sisäänrakennettu high speed SDRAM-muisti. Kuvattaessa kuvadata tallentuu SDRAM -muistiin jos ja kun muisti tulee täyteen, niin muistia ylikirjoitetaan jatkuvana luuppina. Tallennusaika SDRAM:iin on useimmiten joitakin sekunteja, mutta se riittää hyvin kun muistetaan, että kiinnostavan ajanjakson kesto on yleensä silmänräpäyksen luokkaa. Kun kuvaus lopetetaan, käyttäjä valitsee halutun pituisen pätkän kuvadataa SDRAM:ista ja downloadaa sen PC:lle pysyvästi talteen.

Automaattinen suurnopeuskuvaus

Mutta entä jos kameran halutaan jäljittävän esimerkiksi virhetapahtuma, jonka esiintymistä ei kukaan voi etukäteen ennustaa? Miten saadaan talteen juuri se haluttu silmänräpäys? Kameroissa on monipuolinen liipaisu- eli trigger-ominaisuus, joissa voidaan määritellä kuvauksen aloitus ja lopetus. Kameraan voidaan liittää trigger box, joka kytketään tuotantolinjan ohjausjärjestelmään. Trigger boxin saadessa järjestelmästä triggauspulssi (esim. linjapysähdys), kuvaus lopetetaan ja määritelty ajanjakso pulssia edeltävältä ja jälkeiseltä ajalta downloadataan SDRAM -muistista pysyvään muistiin, jonka jälkeen palataan jatkuvaan luuppikuvaukseen, kaikki tämä automaattisesti kerta toisensa jälkeen ilman käyttäjän apua.

Joskus on tarpeen kuvata ja tallentaa pidempiä ajanjaksoja. Silloin sopiva valinta ovat DVR-kamerat, joissa ei ole sisäänrakennettua SDRAM-muistia. Nämä kamerat siirtävät videodataa PC:lle reaaliajassa ja niillä pystytään tallentamaan suurnopeusvideomateriaalia tunteja tai päiviä kerrallaan. Niitä voidaan siis käyttää kuvaamassa tuotantolinjaa itsenäisesti, koska ne tallentavat joka minuutin ja ongelmakohta voidaan löytää jälkeenpäin tutkimalla tallennettua materiaalia. Järjestelmä voidaan myös linkittää kontrollilogiikkaan, jolloin kiinnostava materiaali voidaan valita ja tallentaa automaattisesti. DVR-kamerajärjestelmät ovat tarkkuudeltaan ja nopeudeltaan alempia kuin high speed SDRAM -muistiin tallentavat mallit ja lisäksi niistä luonnollisesti syntyy suurempia tiedostoja. Harvoin esiintyvien ongelmien kuvaamisessa kannattaa harkita trigger-ominaisuuden ja DVR-kameran välillä, kumpi menetelmä soveltuu paremmin omaan käyttöön.

Videon katsominen ja jatkokäsittely

Mega Speed -kameroiden mukana tulee AVI Player -ohjelma, jonka avulla on hyvin helppoa ja yksinkertaista katsoa materiaalia ja tarvittaessa muokata videoita. Usein riittää, että suurnopeusvideota katsomalla nähdään tapahtunut ja todetaan syyt ja toimenpiteet. Välillä on tarpeen tehdä myös tarkempia analyyseja. Mega Speedin AVI Player -ohjelma sisältää työvälineitä myös tähän, esimerkiksi automaattinen Object tracking sekä Multi channel data acquisition. Materiaali tallennetaan AVI-videoksi tai kameran omaan RAW-muotoon ja siitä voidaan myös tallettaa TIFF, JPEG tai BMP -muotoisia kuvasarjoja.

Ota yhteyttä ja kysy lisätietoja Mega Speed -suurnopeuskameroista

Takaisin Suurnopeuskamerat-sivulle