Een machine vision camera moet niet alleen een scherp beeld maken, maar vooral een beeld op het juiste moment. Bij een stilstaand product is dat meestal eenvoudig. Zodra producten bewegen, de bandsnelheid varieert of de belichting kort moet flitsen, wordt timing een belangrijk onderdeel van de systeemkeuze.
Een verkeerd gekozen triggerstrategie geeft dan geen klassiek softwareprobleem, maar een opnameprobleem: het product staat niet reproduceerbaar op dezelfde positie in beeld. Daarom moet triggering al vroeg in de systeemopzet worden meegenomen.
Waarom triggering belangrijk is bij machine vision
De keuze voor de juiste trigger hangt samen met camera, belichting, exposuretijd, interface, software en mechanica rondom het product. Wie zelf een vision systeem opbouwt, moet dus niet alleen bepalen welke camera voldoende beeldkwaliteit levert, maar ook wanneer die camera zijn beeld moet maken en hoe dat moment reproduceerbaar wordt gehouden.
Vrijlopende beeldopname
Bij vrijlopende beeldopname maakt de camera continu beelden zodra de acquisitie is gestart. Na het opnemen en uitlezen van een beeld volgt automatisch de volgende opname. Er is dus geen externe sensor of triggerpuls nodig om elk beeld te starten.
Deze modus is vooral geschikt wanneer het product stil ligt of wanneer het exacte opnamemoment niet kritisch is. Denk aan een testopstelling, een handmatige controlepositie of een onderdeel dat mechanisch wordt gepositioneerd voordat de inspectie start. De vision software werkt dan met beelden die door de camera beschikbaar worden gesteld.
De maximale framerate op het datablad geldt voor een bepaalde camera-instelling en uitleesmodus. In praktijk moet die waarde altijd worden bekeken samen met sensoruitlezing, interfacebandbreedte en exposuretijd. Wanneer de exposuretijd of overdrachtstijd langer wordt dan de beschikbare tijd per beeld, daalt de effectieve beeldsnelheid.
Het voordeel van vrijlopend opnemen is eenvoud. Bij een GigE-camera met PoE kan één netwerkkabel voldoende zijn voor voeding en data, mits camera, kabel en netwerkpoort PoE ondersteunen. Bij een USB3-camera kan één USB-kabel voldoende zijn. Die eenvoud is aantrekkelijk, maar alleen zolang het inspectiemoment niet nauwkeurig aan productbeweging gekoppeld hoeft te worden.
Getriggerde beeldopname
Bij getriggerde beeldopname start de camera pas nadat een trigger-event is ontvangen. Dat event kan uit de software komen of via een fysieke ingang op de camera worden aangeboden. De camera begint daarna met de opname, eventueel met een ingestelde triggervertraging.
Het voordeel is dat de beeldopname wordt gekoppeld aan een gebeurtenis in de machine. Een product passeert een fotocel, bereikt een vaste positie of wordt door de besturing vrijgegeven voor inspectie. De camera maakt dan niet zomaar continu beelden, maar neemt op wanneer het product zich op de gewenste positie bevindt.
Dat is vooral belangrijk bij bewegende producten. Wanneer een product met snelheid door het beeld loopt, bepaalt een kleine timingvariatie al of het kenmerk op dezelfde plaats staat. De software kan positieverschillen soms corrigeren, maar een beeld dat te vroeg, te laat of met bewegingsonscherpte is opgenomen, blijft een zwakke basis voor inspectie.
Softwaretrigger of hardwaretrigger
Bij een softwaretrigger stuurt de vision software een commando naar de camera om een opname te starten. Dit is praktisch bij testopstellingen, laboratoriumsystemen of langzaam bewegende processen. De opstelling blijft eenvoudiger omdat er geen extra triggerbekabeling nodig is.
Bij hardwaretriggering detecteert een sensor, vaak een fotocel, dat een product aanwezig is. Het signaal gaat naar een digitale ingang van de camera. De camera start daarna de opname. In productieomgevingen wordt deze methode veel gebruikt, omdat het opnamemoment directer gekoppeld is aan de machine.
De positie van de fotocel is daarbij belangrijk. Staat de fotocel te dicht bij de camera, dan is er weinig tijd tussen detectie en opname. Staat hij te ver weg, dan wordt de nauwkeurigheid gevoeliger voor snelheidsvariatie of slip op de band. Bij constante snelheid kan een vaste triggervertraging voldoende zijn. Bij variabele snelheid is alleen een vaste vertraging vaak minder betrouwbaar.
Bij oppervlakte-inspectie moet ook worden voorkomen dat de fotocel zelf een storing in het beeld veroorzaakt. De lichtspot of reflectie van de sensor kan zichtbaar worden op glanzende producten, folie of verpakkingen. In praktijk kan dit worden opgelost door de sensor anders te plaatsen, op een andere flank van het signaal te triggeren of de fotocel zo te positioneren dat zijn licht niet in het camerabeeld terechtkomt.
Encodertrigger bij lijncamera’s en eindloos materiaal
Bij lijncamera’s wordt een encoder vaak gebruikt als lijntrigger. De camera maakt dan niet op basis van tijd een nieuwe lijn, maar op basis van de werkelijke beweging van de band, rol of materiaalbaan. Elke encoderpuls, of een ingestelde verdeling daarvan, bepaalt wanneer de volgende lijn wordt opgenomen.
Dit is vooral belangrijk bij inspectie van eindloos materiaal, zoals folie, papier, textiel, metaalband of andere doorlopende oppervlakken. Wanneer de lijntrigger op tijd wordt gebaseerd en de snelheid varieert, verandert de afstand tussen de opgenomen lijnen. Het beeld wordt dan in de bewegingsrichting uitgerekt of samengedrukt. Met een encoder blijft de lijnopname gekoppeld aan de werkelijke verplaatsing van het materiaal.
Bij eindloos materiaal wordt de frame start vaak softwarematig gestart wanneer de inspectie actief moet worden. De lijntrigger komt dan van de encoder. De camera blijft lijnen opnemen zolang de acquisitie loopt en de encoder pulsen levert.
Bij losse producten die met een lijncamera worden gescand, kan de frame start juist via een hardwaretrigger komen, bijvoorbeeld van een fotocel die detecteert dat het product de scanpositie nadert. De encoder verzorgt dan nog steeds de lijntrigger tijdens de beweging van het product.
Daarmee heeft een lijncamera vaak twee timingniveaus. De frame start bepaalt wanneer de scan begint. De lijntrigger bepaalt met welke ruimtelijke stap de lijnen worden opgenomen. Als die twee signalen niet goed gekozen zijn, kan het product wel in beeld komen, maar geometrisch niet correct worden opgebouwd.
Meerdere beelden na één trigger
Sommige toepassingen vragen niet één beeld, maar meerdere beelden na één trigger. De camera ontvangt dan één startsignaal en maakt daarna een reeks opnamen. Dit kan nuttig zijn wanneer een product meerdere posities passeert, wanneer een object beweegt of roteert, of wanneer meerdere beelden nodig zijn voor één beoordeling.
Deze modus vraagt aandacht voor timing, datatransport en softwarelogica. De software moet weten welk beeld bij welke positie hoort. Als verschillende belichtingen worden gebruikt, moet ook de belichtingssturing synchroon lopen met de beeldreeks. Anders kan het juiste product met de verkeerde belichting worden beoordeeld.
Triggering als onderdeel van de systeemkeuze
Triggering kan niet los worden gekozen van de rest van het vision systeem. Een kortere exposuretijd vermindert bewegingsonscherpte, maar vraagt meestal meer licht. Meer licht kan betekenen dat een gestuurde of gestrobete belichting nodig is. Een hogere framerate vraagt meer interfacebandbreedte en verwerking. Een hogere resolutie geeft meer detail, maar ook meer data per beeld.
Bij GigE- en USB3-camera’s wordt de trigger vaak direct op de camera aangesloten. De camera neemt het beeld op en stuurt dit daarna naar de PC of vision processor. Bij Camera Link- of CoaXPress-systemen kan de trigger ook onderdeel zijn van de framegrabber- of acquisitieconfiguratie. Welke oplossing het meest logisch is, hangt af van de camera-interface, snelheid, synchronisatie-eisen en softwareomgeving.
Wie zelf een vision systeem opbouwt, moet dit soort keuzes samen beoordelen. Camera, belichting, software, mechanica en timing bepalen samen of het beeld reproduceerbaar genoeg is voor inspectie. Meer over die manier van systeemopbouw staat op de pagina over zelf een machine vision systeem integreren.
Conclusie
Vrijlopende beeldopname is eenvoudig en geschikt voor stilstaande producten of situaties waarin timing weinig kritisch is. Zodra producten bewegen of het opnamemoment nauwkeurig aan de productpositie moet worden gekoppeld, wordt triggering een essentieel onderdeel van het systeem.
Softwaretriggering is handig voor testen en minder kritische toepassingen. Hardwaretriggering wordt veel gebruikt in productieomgevingen, omdat het opnamemoment directer aan de machine wordt gekoppeld. Bij lijncamera’s en eindloos materiaal wordt de encoder belangrijk als lijntrigger, omdat de opname dan niet op tijd maar op werkelijke verplaatsing wordt gebaseerd.
Een trigger is dus geen instelling die pas aan het einde van het project wordt gekozen. Het bepaalt of het beeld op het juiste moment, met de juiste belichting en op de juiste productpositie wordt opgenomen. Een betrouwbare inspectie begint niet alleen met een goede camera, maar met een opname die technisch past bij de beweging van het product en de timing van de machine.
