Die Synchronisierung zwischen Maschinentakt im Verarbeitungsprozess, Kamera und Beleuchtung erfolgt über Trigger, d.h. externe Signale oder Ereignisse, die den Bildeinzug der Kamera starten und deren Quellen Hardwarekomponenten sind oder in der Software liegen. Die Signale müssen erzeugt, transportiert und verarbeitet werden. Dies sind Prozessschritte, die Zeit benötigen bzw. Schwankungen unterworfen sind und damit berücksichtigt werden müssen. Moderne Industriekameras sind für diese Synchronisation jedoch bestens gerüstet.
Trigger verwenden
Für die Synchronisation empfiehlt sich die Verwendung von Triggern, unabhängig vom verwendeten Kameratyp. Die Kamera sollte nicht im Free Running Modus laufen, sondern in der Software muss der TriggerMode aktiviert sein. Sobald die Kamera den Trigger empfängt, beginnt sie mit der Bildaufnahme nach einem einstellbaren TriggerDelay. Mit dieser Verzögerung wird sichergestellt, dass Schwankungen oder Verzögerungen im System (etwa durch Kabel oder Beleuchtungselektronik) berücksichtigt werden. In der Regel muss der Delay durch Versuche bestimmt werden, da er von den verwendeten Komponenten abhängt. Die Verzögerung in der Kamera selbst, ist als Maximalwert im Datenblatt angegeben. Wird mit Triggern gearbeitet, gilt außerdem zu beachten, wann die Kamera für den nächsten Trigger empfänglich ist. Dies hängt vom verwendeten Kamera- und Sensortyp ab. Für den Anwender ist es wichtig festzulegen, welche Bildrate die Applikation benötigt. Damit können weitere Parameter festgelegt, bzw. manche Sensoren und Kameratypen ausgeschlossen werden.
Woher kommt der Trigger?
Ein Trigger wird von externer Hardware, aus der Software heraus oder durch ein Action Command gesteuert. Wenn möglich, sollte ein Hardware-Trigger eingesetzt werden, da dieser sehr viel weniger Schwankungen und Verzögerungen im Bereich von Mikrosekunden unterliegt. Bei Verwendung eines Software-Triggers liegen die Schwankungen dagegen im Millisekunden-Bereich. Ob das akzeptabel ist, muss applikationsspezifisch bewertet werden. Ein Action Command findet z.B. bei der Synchronisation mit Encodern Verwendung, um Bildaufnahmen bei bestimmten Encoder-Positionen zu starten. Bei einigen Kameratypen, wie den CX-Modellen mit Precision Time Protocol (PTP) kann der Trigger zeitsynchronisiert durch ein Action Command ausgelöst werden. In allen Fällen wird in der Software der Kamera dafür das Register TriggerSource verwendet.
Über welchen Eingang sollte der Hardware-Trigger kommen?
Der Großteil digitaler Industriekameras ist heute mit einem oder mehreren optoentkoppelten Digital-Eingängen und/oder sogenannten GPIOs (general purpose inputs/outputs), also Allzweckeingänge und -ausgänge, ausgestattet. Die erstgenannten Schaltkreise weisen eine Schaltzeit im Millisekunden-Bereich auf, können aber höhere Spannungen übertragen und sind aufgrund der galvanischen Trennung der beiden Stromkreise unempfindlich gegenüber Masseschleifen und elektromagnetischen Störungen. GPIOs sind dagegen schneller. Sie reagieren mit einer Latenz im Nanosekunden-Bereich, werden aufgrund der fehlenden galvanischen Trennung zwischen Signalquelle und Kamera jedoch als weniger sicher hinsichtlich ihrer Anfälligkeit für Masseschleifen und elektromagnetische Störungen betrachtet.