Vereinfacht(es) Design

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1,3MP-Kameramodul mit CMOS-Global-Shutter-Chip

Für die Integration in Seriengeräte werden bevorzugt CMOS-Kamerasensoren eingesetzt. Diese passen vom elektrischen Anschluss optimal in Embedded Designs und sind zudem kostengünstig. Die Mehrheit der Sensoren arbeitet mit einem Rolling Shutter. Kommen jedoch schnell bewegte Objekte ins Spiel oder muss der Aufnahmezeitraum genau definiert sein, werden Kameras mit Global Shutter benötigt.
Bei Rolling-Shutter-Sensoren werden die einzelnen Bildzeilen sequenziell belichtet. Die Integrationszeit der jeweils folgenden Zeile beginnt später als die der vorhergehenden. Bewegt sich ein Objekt während der Aufnahme, so befindet es sich bei der Aufnahme der unteren Bildzeilen bereits an einem anderen Ort als bei Aufnahme der oberen und wird räumlich verzerrt abgebildet. Der Vorteil liegt in der kostengünstigen Ausführung: Pro Pixel werden weniger Transistoren benötigt als bei Global-Shutter-Sensoren. Bei den meisten Anwendungen fällt dieser Effekt nicht auf, daher ist die überwiegende Mehrzahl der kommerziellen CMOS-Sensoren mit Rolling Shutter ausgestattet. In der Bildverarbeitung können räumliche Verzerrungen jedoch zu Fehlern bei der Vermessung oder zum Versagen von Objekterkennungsalgorithmen führen. Hier sind Global-Shutter-Sensoren vorzuziehen, bei der alle Pixel zum exakt gleichen Zeitpunkt belichtet werden. Sie sind jedoch bei höheren Auflösungen kostenintensiver im Vergleich zum Rolling Shutter. Ein gutes Preis/Leistungs-Verhältnis bietet der CMOS-Sensor VITA 1300 von ON Semiconductor, der für das neueste Mitglied der phyCAM-Familie ausgewählt wurde. Er hat eine Auflösung von 1,3MP und kann in Global- oder Rolling-Shutter-Modus betrieben werden. Die Framerate beträgt 37Hz bei voller Auflösung und bietet die Möglichkeit, bis zu acht ROIs zu definieren. Diese können Inspektionsaufgaben vereinfachen und erhöhen die effektive Framerate, da nicht benötigte Pixel gar nicht erst übertragen werden. Der Dynamikbereich von 57dB kann durch Einsatz des HDR-Modus auf über 90dB erhöht werden. Der Sensor zeichnet sich zudem durch hohe Empfindlichkeit im nahen IR aus und ist somit auch für anspruchsvolle Aufgaben geeignet. Die Verwendung des phyCAM-Standards sorgt für den einfachen Anschluss des Kameramoduls an Microcontroller mit parallelem Kamerainterface oder erlaubt alternativ die Verwendung einer LVDS-Datenverbindung. Letztere stellen gerade bei längeren Leitungen weniger Anforderungen an das EMV-Design. Durch diese Standardisierungen kann das Kameramodul einfach mit Microcontrollern wie z.B. dem Freescale i.MX6 kombiniert werden. Eine Austauschbarkeit der phyCAM-Kameramodule untereinander ist gegeben. Controllermodule und Kameras bilden ein Baukastensystem, aus dem der Entwickler die optimale Kombination auswählen und bei Bedarf skalieren kann. Zudem sind für die Microcontroller-Module Linux-Treiber verfügbar.

www.phytec.de

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