Modulkamera mit GigE und USB 3.0 CMOS-Ersatz für CCD-Kameras in Industriequalität

CCDs werden von CMOS-Bildsensoren verdrängt. Für Industriekunden bietet Sony nun eine Nachfolge-Kamera für die verbreiteten Modelle mit ICX 455 CCD an.

Die Leitmesse für Bildverarbeitung in Deutschland ist die Vision. Im letzten Jahr lautete unter den Sensor- und Kameraherstellern beinahe einhellig das Fazit, dass CCD-Bildsensoren in absehbarer Zeit keine große Rolle mehr spielen würden. Die günstigeren CMOS-Varianten sind mittlerweile so weit ausgereift, dass der Technologiewechsel großflächig vollzogen werden kann.

Ein Meilenstein auf diesem Weg war sicherlich die Abkündigung sämtlicher CCD-Bildsensoren durch Sony, die das Unternehmen bereits Anfang 2015 bekanntgab. Die letzten Modelle werden 2026 ausgeliefert.

Industrie passt sich auf CMOS an

Kamerahersteller und die Industriekunden befinden sich im Adaptionsprozess. Die Hersteller passen ihre Kamera-Designs auf CMOS-Bildsensoren an, um die Produktionskosten zu senken und sich mit Funktionen von Wettbewerbern zu differenzieren, die nur mit CMOS-Technik möglich sind. Sollen mit diesen Kameras bestehende CCD-Modelle im industriellen Umfeld ersetzt werden, muss mindestens Funktionsgleichheit gewährleistet sein. Schließlich richtet sich die Kamera nach den Anforderungen der Fertigungslinie und nicht umgekehrt.

Einer der auch aktuell noch am häufigsten eingesetzten CCD-Bildsensoren ist der ICX 455 von Sony. Für den Umstieg von diesem Sensor auf eine weitestgehend funktionsgleiche CMOS-Variante haben die Japaner im Laufe des Jahres den IMX-273 mit Global Shutter (GS) herausgebracht.

Migrationslösung auf Kamera-Level

Nun folgt auch auf Kamera-Level eine CMOS-Variante: Der IMX-273-Bildsensor ist im neuen Kameramodul XCG-CG160 integriert. Die momentan verfügbaren S/W-Modelle entsprechen dem GigE-Standard. Farbkameras sollen laut Sony im Dezember 2017 folgen und für das erste Quartal 2018 ist eine Variante mit USB-3.0-Schnittstelle geplant. Damit wäre sie Sonys erstes USB-Kameramodul.

Die GigE-Modelle nehmen 75 Bilder pro Sekunde auf und sind damit deutlich schneller als ICX-455-basierte Kameras. Dafür sind mindestens 0,5 Lux Lichtstärke nötig, bei der Farbkamera sind es 12 Lux. Ein Bild besteht aus 1440 x 1080 Pixeln (1,6 MP, SXGA-Auflösung). Auf dem Pixel-Array können bis zu 16 Bereiche definiert werden, um sie mit einem jeweils unterschiedlichen Verstärkungsfaktor (zwischen 0 und 32) auszulesen. Wirft zum Beispiel eine komplexe Baugruppe, die optisch inspiziert werden soll, in mehreren Bereichen einen Schatten, können diese gezielt verstärkt werden.

Jitter deutlich reduziert

Ein Alleinstellungsmerkmal des 29 x 29 x 42 mm³ kleinen und 65 g leichten Moduls ist laut Sonys Marketing Manager Matt Swinney die Art und Weise, wie die Synchronisierung zwischen Kamera und Peripheriegeräten (beispielsweise eine Beleuchtungseinheit) gemäß IEEE 1588 umgesetzt wurde. Das Taktzittern (Jitter) der XCG-CG160 ist um den Faktor hundert kleiner als vergleichbare Modelle auf dem Markt, so Swinney.