Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit hoher Bildqualität und Auflösung Technologie und Einsatzbereiche. Peter Köller Dr. Gerhard Holst
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- Sylvia Baumann
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Transkript
1 Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit hoher Bildqualität und Auflösung Technologie und Einsatzbereiche Peter Köller Dr. Gerhard Holst
2 Überblick Hochgeschwindigkeit - mit welchem Bildsensor Kamerasystem Einsatzgebiete Mittlere Geschwindigkeit aber hohe Dynamik und hohe Auflösung - scmos PCO AG
3 Hochgeschwindigkeit CMOS Bildsensor, z.b. pco.dimax sehr schnelle CMOS Bildsensoren sind fast alle "custom-made", weil die Anforderungen extrem hoch und die Stückzahlen nur gering sind Vorteil CMOS, sehr gut parallelisierbar sowohl mit Analogausgängen als auch mit A/D-Wandlern "on chip" Ziel: schnelles Auslesen mit hoher Empfindlichkeit, hoher Auflösung und hoher Dynamik (geringes Ausleserauschen)
4 Hochgeschwindigkeit CMOS Bildsensor, z.b. pco.dimax 2016 x 2016 Pixel 11 µm pitch QE 49 % 31.4 mm Bild-Diagonale 11.3 Bit Dynamik Global Snapshot Shutter Datenrate 9.6 GB/s
5 High Speed Kamerasysteme Überblick - Charakteristika
6 Überblick Hochgeschwindigkeit - mit welchem Bildsensor Kamerasystem Einsatzgebiete Mittlere Geschwindigkeit aber hohe Dynamik und hohe Auflösung - scmos PCO AG
7 Kamerasystem z.b. pco.dimax 1279 fps mit voller Auflösung (2016 x 2016 Pixel) 4502 fps bei 1008 x 1000 Pixel GigE Vision, USB2.0, Camera Link als Schnittstellen
8 Kamerasystem z.b. pco.dimax - Abmessungen 185 mm 170mm 290 mm Gewicht = 7 kg 290 x 185 x 170 mm³
9 Kamerasystem z.b. pco.dimax - Leistungsdaten EMVA 1288 {gemessen durch EMVA1288 Testlabor, AEON Verlag & Prof. Jähne, HCI Heidelberg}
10 Kamerasystem z.b. pco.dimax - Empfindlichkeit in ASA {aus pco.dimax Datenblatt, Seite 4}
11 Kamerasystem Trigger-Schnittstelle PCO Trigger + IRIG-B PCO Kamera Sync Lemo Stecker Galvanisch isolierte Eingangssignale: Trigger, Sync, Set Ready TTL (0.9/1.6 VDC) / High Level TTL mode (1.8/5.5 VDC) Contact Mode RS 485 Mode Alle Betriebsarten an den selben Pins, per Software auswählbar (Abschluss mit 120 Ohm benötigt) Galvanisch isolierte Ausgangssignale: Ready Status, Fault Status, Exposure Time Ausgangswiderstand 2 kω Kurzschlussfest Signallaufzeit (ohne Filter) 45 ns ESD geschützt Lemo Stecker & Pin-Belegung wie im Standardisierungs-Paper beschrieben (ohne USB) Kamerasynchronisation wie gefordert möglich Kamerasynchronisation untereinander über Daisy-Chain-Verbindung IRIG-B Eingang
12 Kamerasystem z.b. pco.dimax - Datenschnittstellen GigE Vision -Interface für Kontrolle und Daten-Download über lange Leitungswege USB Interface für lokales Einstellen Camera Link (base) / HD-SDI (Ende 2010) - für schnellsten Download Camera link
13 Kamerasystem z.b. pco.dimax - Trigger-Signale und Sonstiges LED für Aufnahmebereitschaft, Status und Fehler PCO Eingangssignale: Aufnahme, Sequenz, Aufnahmebereitschaft und Ausgangssignal für Belichtungsstatus Staubfilter, austauschbar durch Anwender (mit visuellem Zustandsindikator)
14 Kamerasystem z.b. pco.dimax - Akku-Betrieb Betriebsdauer 1 h im Normalbetrieb Standard-Akku im Normalbetrieb aufgeladen bei Netzausfall 6h Speicherinhalt gesichert
15 Kamerasystem z.b. pco.dimax - Befestigungsmöglichkeiten 1/4" Gewinde 3/8" Gewinde M8 Gewinde Stiftlöcher (Ø 5.2mm)
16 Überblick Hochgeschwindigkeit - mit welchem Bildsensor Kamerasystem Einsatzgebiete Mittlere Geschwindigkeit aber hohe Dynamik und hohe Auflösung - scmos PCO AG
17 Einsatzgebiete Fahrzeugsicherheit Sicherheitsversuche 2D & 3D dynamische Analysen Komponenten-Tests
18 Einsatzgebiete Crashtest Offboard Kamera
19 Einsatzgebiete 3D-Messung / Spiegelvorsatz Airbag-Entfaltung Fußgängerschutzversuche Verformung unter Last 2 x 1 Mpixel bei 4000 Bildern/s {mit freundlicher Genehmigung: SOLVing3D,
20 Einsatzgebiete TV/Werbung Kamera HS-2 Digimag DM-2 Kamerasystem Weisscam HS-2 Handeinheit HU-2 Software HS-2 {mit freundlicher Genehmigung: WEISSCAM,
21 Einsatzgebiete TV/Werbung
22 Einsatzgebiete Naturaufnahmen, Bewegungsanalyse {eine Sequenz wurde integriert in den Beitrag "Tal der Adler" vom BR, }
23 Einsatzgebiete Messtechnik, NASA NASA Vergleichstest von Highspeed Kameras: Es sollte der Shuttle Start mit maximaler Auflösung und 400 fps aufgenommen werden.
24 Einsatzgebiete Messtechnik, NASA
25 Einsatzgebiete Explosionsschutz von Motoren (PTB Braunschweig)
26 Überblick Hochgeschwindigkeit - mit welchem Bildsensor Kamerasystem Einsatzgebiete Mittlere Geschwindigkeit aber hohe Dynamik und hohe Auflösung - scmos PCO AG
27 scientific CMOS scmos hoher Quantenwirkungsgrad: FI 50-60% und BI > 80% niedriges Ausleserauschen: Rolling Shutter < 2 e- rms und Global Shutter < 3 e- rms 2560 x 2160 Pixel 6.5 µm x 6.5 µm Pixel-Größe dynamischer Bereich > 83.5 db maximale Bildrate 100 Bilder/s
28 scientific CMOS scmos - SNR im Vergleich Einzelphotonen- Zählung 1-10 Photonen Genug" - Lichtbereich viele Photonen Niedriglichtbereich Photonen
29 scientific CMOS scmos - erste Resultate Cooled Interline Transfer CCD scmos Experimentelle Vorführung auf der Laser Messe, München, mit einer wissenschaftlichen CCD Kamera pco.2000 und einem scmos Test-Prototypen
30 Überblick Hochgeschwindigkeit - mit welchem Bildsensor Kamerasystem Einsatzgebiete Mittlere Geschwindigkeit aber hohe Dynamik und hohe Auflösung - scmos PCO AG
31 PCO AG Europa, Deutschland, Bayern, Kelheim Europa Kelheim Bayern PCO Deutschland
32 PCO Gruppe Waterloo, Kitchener, Kanada Kelheim, Deutschland
33 Produkte pco.1600, 2000, 4000 pco.edge (scmos) dicam pro pixelfly sensicam em, uv pco.1200 hs, s hsfc pro pco.dimax
34 OEM Kameras IP67 Gehäuse, QC in Industrie Sub-Mikron-Justage, 3D Messtechnik Spezial-Gehäuse, Industrie Ultra-stabiler Offset, Lebenswissenschaften
35 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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