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1. 25 Benutzerhandbuch Stand 12 2004 Inhaltsverzeichnis Seite 4 3 7 3 8 4 4 1 4 2 4 3 4 4 5 5 1 5 2 5 3 5 4 5 5 6 6 1 6 2 6 2 1 6 2 2 7 1 7 2 7 3 7 4 CCD K hlung een 26 Bestimmung der Farbwerte 26 31 Struktur der 31 Firewire 400er 33 34 4 SOFTWARE ss 35 35 Software Development Kit SDK 35 Treiber anne 35 Treiber f r Software anderer Hersteller 35 Firmware Update 36 WARTUNG UND 37 WArFtUNG el 37 Pflege und Reinigung der Kamera 37 Reinigung des Objektivs 37 Reinigung des Eingangsfensters des Sensors 38 ANHANG Sa ie 39 Mechanische 39 Kundenservice 43 Fehlerbehebung 43 Endg ltige AuBerbetriebnahme 44 Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 1 Einf hrung Kapitel 1 Einf hrung Seite 5 Das Kamerasystem pco camera besteht aus e2. 8 1 6 2 Installation nach Softwaredownload aus dem Internet i rect tees ce tice coe eine gabs 9 1 6 3 Installation der ben tigten Hardware Treiber 9 1 7 Hinweise zur abbildenden Optik 10 1 7 1 Objektivanschlu 10 1 7 2 10 2 INBETRIEBNAHME DER KAMERA 11 2 1 Vorbereitung aan 11 2 2 PC einschalten 11 2 3 Kamera einschalten 11 2 4 Camware starten 11 3 FUNKTIONSBESCHREIBUNG 12 3 1 Funktionsmodule und interner Datenfluss 12 3 2 Primarer Bildspeicher CamRAM 13 3 2 1 Struktur des prim ren 13 3 2 2 15 3 3 Belichtungssteuerung 17 3 3 1 Betriebsarten Einzelbild und Bildsequenz 17 3 3 2 Zusammenhang zwischen Speicherbetriebsart Zeitsteuerung und Ausl ser Signalen 17 3 33 Zeitablauf r an He Ran 18 3 3 4 Externe Belichtungssteuerung 22 3 3 5 Status Signale 24 3 4 Diagnose Schnittstelle 25 3 5 Live View 25 3 6
3. time Abbildung 3 15 Schematische Darstellung der Zeitabl ufe bei der Bildaufnahme f r die genannte Einstellung Der Pfeil gibt den zeitlichen Start der Bildsequenz an die Zeiten sind nicht ma st blich dargestellt Ist die Belichtungszeit t gr er als die Summe aus Aus lesezeit t a und Verz gerungszeit tyeiay bestimmt sie die maximale Wiederholrate siehe Abbildung 3 15 Verz gerungszeit tuelay gt Belichtungszeit texp lt Auslesezeit treag Verz ge rungszeit tae ay Bitsy ten i _ time Abbildung 3 16 Schematische Darstellung der Zeitabl ufe bei der Bildaufnahme f r die genannte Einstellung Der Pfeil gibt den zeitlichen Start der Bildsequenz an die Zeiten sind nicht ma st blich dargestellt Ist die Belichtungszeit tep Kleiner als die Summe aus Aus lesezeit taa und Verz gerungszeit t4eay Wird die Bildwie derholrate von der Summe aus Auslesezeit t und ein gestellter Verz gerungszeit tye bestimmt siehe Abbildung 3 16 und die Kamera f gt die systembedingte Verz gerungszeit t vor der Belichtungszeit t ein 3 3 4 Externe Belichtungssteuerung Drei der vier m glichen Belichtungszeitsteuerungsarten siehe Abschnitt 3 3 2 k nnen durch externe Signale be einflusst werden Diese Signale m ssen in die Buchsen control in auf der R ckwand des Netzteils eingespeist werden Nachfolgend wird beschrieben wie diese Signale aussehen m s
4. as mama memory memory segment 2 segm 3 memory segment 4 Abbildung 3 3 Schematische Darstellung einer m glichen Einteilung des prim ren Bildspeichers camRAM in der Kamera Die 4 Bildspeichersegmente k nnen verschieden konfiguriert werden so dass z verschiedene Bildformate Binning Zust nde oder ROls aufgenommen werden k nnen Nur innerhalb eines Segments ist das Bildformat festgelegt Die Gr e eines Bildspeichersegments orientiert sich ei nerseits an der Anzahl der Bilder die es aufnehmen soll und andererseits an der kleinstm glichen Speichereinheit der Seite oder page Diese page ist bei CCD Bildsensoren 1280 Pixel und bei den CMOS Bildsensoren 3584 Pixel gro Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 3 Funktionsbeschreibung Seite 15 memory segment 1 page Abbildung 3 4 Schematische Darstellung eines Bildspeichersegments z B memory segment 1 Hier werden die Bilder abgespeichert wobei die kleinste Speichereinheit eine Seite page ist d h jedes Bild entspricht einem ganzzahligen Vielfachen der Grundspeichereinheit page Somit bestimmt sich der Speicherbedarf f r ein ganzes Bild als ein ganzzahliges Vielfaches dieser Grundeinheit 3 2 2 Betriebsarten Es werden zwei Grundbetriebsarten des camRAM unter schieden e FIFO Buffer e Recorder Betrieb Betriebsart FIFO Buffer In der Betriebsart Buffer oder FIFO Buffer FIFO first
5. IEEE1394a driver based on driver stack asynchronous isochronous 400MB s 800MB s fiber optical oper pco camera Firewire commands status image data pco camera COC processor pco camera FPGA Abbildung 4 2 Schichtenmodell der Befehlsstruktur des Kamerasystems Firewire 400 pco camera und seiner Datenschnittstellen am Beispiel Firewire 400 Die in Abbildung 4 2 verwendeten Begriffe bedeuten Begriff Bedeutung pco camware Applikationssoftware pco camera API DLL f r alle Schnittstellen IEEE1394a driver based Firewire Treiber on driver stack Firewire 400MB s Firewire Schnittstelle 800MB s fiber optical 400MB s 800MB s copper faseroptisch Kupfer pco camera Firewire Firewire Schnittstelle der Kamera asynchronous UART serieller asynchroner Datenkanal isochronous 16bit parallel isochroner paralleler Datenkanal f r Bilddaten commands status Befehle und Statusinformationen image data Bilddaten processor Prozessor FPGA Field Programmable Gate Array Firewire 400 IEEE 1394a ist ein serielles Bus System mit 400MBit s Bandbreite Es k nnen bis zu 63 Kameras an einen Bus angeschlossen werden Eine Kamera liefert in etwa 32 MByte s Daten Normale Kabell ngen sind 1 5 4 m 5 20 m sind erh lt lich k nnen aber durch den Einsatz von z 6 Hubs auf 70 m erweitert werden Es gibt sowohl Consumer als auch Industriestecker und die Spannungsve
6. Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 1 Einf hrung Seite 6 1 3 Sicherheitshinweise gt D gt Betreiben Sie die Kamera niemals in feuchter oder staubi ger Umgebung oder an Standorten an denen R ntgen Strahlung auftritt Eindringende Feuchtigkeit Staub oder R ntgen Strahlung k nnen die Kamera besch digen Bei Eindringen von Feuchtigkeit besteht Lebensgefahr durch Stromschlag Sch tzen Sie die Kamera vor extremen Temperatur schwankungen Gefahr von Kondenswasserbildung Die Standfl che f r das Ger t mu stabil und gegen starke Ersch tterungen gesch tzt sein Andernfalls kann die Ka mera Schaden nehmen Verwenden Sie zum Befestigen der Kamera ausschlie lich den daf r vorgesehenen Sockel an der Kameraunterseite Die ffnungsschlitze am Kamerageh use Seite und R ck seite dienen der W rmeableitung durch Ventilation Ach ten Sie darauf dass die ffnungsschlitze stets frei sind um einer berhitzung der Kamera vorzubeugen Vermeiden Sie wegen berhitzungsgefahr auch direktes Sonnenlicht Stecken Sie keine Gegenst nde durch die ffnungsschlit ze der Kamera da die Kamera spannungsf hrende Teile enth lt Bei Ber hrung spannungsf hrender Teile besteht Lebens gefahr durch Stromschlag Stellen Sie vor jedem Einsatz der Kamera sicher dass das Netzkabel nicht besch digt ist Legen bzw verlegen Sie es so dass es nicht zur Stolperfalle werden kann Trennen S
7. Farbpixel 0 0 POO oder Boo p10 Roi p01 Farbpixel 0 1 POO oder Pen Bo p10 Rio 1 Farbpixel 1 0 G p11 oder Bio p10 Ri pot Farbpixel 1 1 G 11 oder 00 B p10 Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 28 Und das Ganze wiederholt sich dann in dieser 2x2 Gr e Bei dieser Methode werden die blau bzw rot gef rbten Bildpunkte vervierfacht und die gr nen verdoppelt Als Resultat haben im Ergebnisbild immer 4 Pixel den glei chen RGB Wert Das Verfahren ist zwar schnell hat aber nur ein Viertel der tats chlichen Aufl sung Abbildung 3 21 Ausschnitt aus einem mit Farbfiltern beschichteten CCD Bildsensor mit den zu bestimmenden RGB Bildpunkten Eine weitere schnelle M glichkeit ist das Betrachten der jeweiligen Farbpixel als einzelne Bildfelder und das Ver schieben derselben um 1 Pixel so dass rote gr ne und blaue Pixel aufeinander liegen die gr nen werden durch arithmetisches Mittel auf die H lfte der Punkte reduziert Danach wird das Bild um einen Faktor 2 mit Hilfe einer bi linearen Interpolation vergr ert Diese Methode ist eben so schnell liefert aber bessere visuelle Ergebnisse Die mitgelieferte Applikationssoftware camware bietet zwei aufwendigere Verfahren zur RGB Umwandlung an Hier werden wie in Abbildung 3 22 zu sehen ist neue vir tuelle Pixel eingef hrt die dann die RGB Farbi
8. busy o busy signal BNC output internal Abbildung 3 19 Schematische Darstellung der technischen Struktur der Ausgangssignale status out 3 4 Diagnose Schnittstelle Auf der R ckwand des Netzteils befindet sich ein serieller Datenanschluss siehe Abbildung 3 17 f r Diagnosezwe cke Er ist mit RS232 beschriftet Hier k nnen Betriebs zust nde oder Einstellungen durch den PCO Service ab gerufen werden Dieser Anschluss ist f r den Anwender ohne Bedeutung 3 5 Live View Die Kamera bietet die M glichkeit zur Kontrolle des Auf nahmeprozesses die Bildaufnahme am Monitor anhand von Kopien des aktuellsten Bildes auf dem Monitor mitzu verfolgen Diese M glichkeit wird als Live View be zeichnet In den im Abschnitt 3 3 2 vorgestellten generellen Spei cherbetriebsarten FIFO Speicher und Recorder Betrieb gibt es die Live View Beobachtung nur f r den Recorder Betrieb Im FIFO Betrieb ist Live View nicht m glich da hier unter Umst nden alle Bilder mit Verz gerung an den PC bertragen werden Somit ist kein Zeitfenster f r Vor schau Bilder bei der bertragung zum PC vorhanden Ist das Kamerasystem hingegen im Recorder Betriebszustand d h es werden Bilder aufgenommen und in Abh ngigkeit der Speicherbetriebsart Sequentiell o der Ringspeicher in das aktive Speichersegment ge schrieben k nnen Sie ber die Funktion Live View die Bildaufnahme am Monitor mitverfolgen Hierf r wird
9. r die Bildse quenz vor Verz gerungszeit tae ay Belichtungszeit texp lt Auslesezeit treag 15 4 2 tread i i time Abbildung 3 13 Schematische Darstellung der Zeitabl ufe bei der Bildaufnahme f r die genannte Einstellung Der Pfeil gibt den zeitlichen Start der Bildsequenz an die Zeiten sind nicht ma st blich dargestellt Ist die Belichtungszeit t k rzer als die Auslesezeit teaa siehe Abbildung 3 13 wird vom System eine Verz ge rungszeit t vor der eigentlichen Belichtungszeit einge f gt so dass t und tep die Auslesezeit ergeben Hier bestimmt die Auslesezeit die Bildwiederholrate Verz gerungszeit tae ay gt Belichtungszeit tex Auslesezeit treag Verz ge rungszeit tae ay time Abbildung 3 14 Schematische Darstellung der Zeitabl ufe bei der Bildaufnahme f r die genannte Einstellung Der Pfeil gibt den zeitlichen Start der Bildsequenz an die Zeiten sind nicht ma st blich dargestellt Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 22 Die schnellstm gliche Bildwiederholrate mit Verz ge rungszeit ergibt sich wenn die Belichtungszeit tex gleich der Summe aus Auslesezeit teaa und eingestellter Verz gerungszeit tyeiay ist siehe Abbildung 3 14 Verz gerungszeit tae ay gt Belichtungszeit tex gt Auslesezeit teaa Verz ge rungszeit tae ay 4
10. Paiue 2 Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 30 11 p20 p22 p31 Poreen 2 1 l 4 p10 p12 p30 p32 Paue 2 1 pro pie pso ps Auch dieses neue Farbbild kann dann Uber entsprechen de RGB Farbwert Tabellen als Farbbild dargestellt wer den Eventuell unterschiedliche Lichtempfindlichkeiten die von den verschiedenen Farbfiltertypen herr hren k nnen dann nachtr glich ber ein gemessenes Wei ab gleichbild korrigiert werden Weiterf hrende Informationen finden Sie im Internet unter den Stichworten Bayer RGB convert oder CFA demo saicing Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 4 Daten Schnittstellen Seite 31 4 Daten Schnittstellen Das Kamerasystem pco camera wird wahlweise mit Fire wire 400 IEEE1394a Camera Link oder Gigabit Ethernet Datenschnittstelle ausgeliefert Welche Schnittstelle in der erworbenen Kamera integriert ist entnehmen Sie bitte dem kameraspezifischen Datenblatt im Anhang des Be dienungshandbuchs Die Datenschnittstellen dienen dazu sowohl die gemesse nen Bilder als auch die Steuer und Kontroll Kommandos an die Kamera zu bertragen bzw deren Status Informationen an den PC weiterzugeben Im Normalbe trieb werden die Schnittstellen dazu benutzt eine Punkt zu Punkt Verbindung zwischen der Kamera und dem PC herzustellen Kamerabefehle werden asynchron Ubertragen und Sta tus Meldung
11. control control interface analog Strukturelle Darstellung der Funktionseinheiten des Kamerasystems pco camera In der Kamera befindet sich der Bildsensor siehe Abbildung 3 1 CCD oder CMOS welcher die Licht signale oder Photonen in elektrische Ladungen umwan delt Je nach Kameratyp ist dieser Bildsensor zus tzlich durch einen thermoelektrischen Peltier K hler gek hlt um die Akkumulation von sogenannten Dunkelladungen nur relevant f r lange Belichtungszeiten zu reduzieren und temperaturabh ngige Schwankungen im Untergrund des ausgelesenen Bildes zu vermeiden Die erzeugten Ladungen werden nach mehreren Schiebe prozessen im Falle des CCD Bildsensors analog verarbei tet siehe Abbildung 3 1 analog und in digitale Werte umgewandelt Anschlie end werden sie mit einer hohen Datenrate in den Speicher der Kamera bertragen siehe Abbildung 3 1 camRAM CCD 160MB s Dort werden sie dann in Form von Bilddaten gespeichert und in Ab hangigkeit vom eingestellten Betriebszustand siehe Abbildung 3 1 pco camera digital control aufbewahrt oder ber die Datenschnittstelle siehe Abbildung 3 1 in terface an einen PC weitergeleitet Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 13 Die daf r notwendige Energie wird vom zugeh rigen Netzteil siehe Abbildung 3 1 pco power bereitgestellt Dieses Netzteil bern
12. im mer eine Kopie des aktuellsten Bildes ber die Schnitt stelle an den PC zur Darstellung bertragen mit maximal 200MB s Die Geschwindigkeit der Bildaufnahme wird durch die Verwendung von Live View nicht beeinflusst da die Auf nahme Prioritat hat 3 6 CCD Auslesetaktraten Das CCD Kamerasystem kann bei drei verschiedenen Auslesetaktraten betrieben werden die im Anhang im Da tenblatt zu finden sind Dabei m ssen Sie sich entschei den ob die Bilderfassung besonders rauscharm und da f r etwas langsamer geschehen soll oder ob eine schnellstm gliche Bilderfassung gew nscht wird bei der niedrige Rauschwerte nicht so wichtig sind Die Auslesetaktrate Pixelclock muss vor der Bildauf nahme eingestellt werden entweder ber die Applikati Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 26 3 7 3 8 CCD K hlung onssoftware camware oder ber die entsprechenden Be fehle des SDK Der CCD Bildsensor im Kamerasystem wird ber einen thermoelektrischen K hler gek hlt Peltier K hler Dieser K hler schafft je nach Bildsensorgr e maximal einen be stimmten Temperaturunterschied gegen ber der Umge bungstemperatur Diese kameraspezifische Temperatur differenz k nnen Sie im kameraspezifischen Datenblatt am Ende dieses Benutzerhandbuchs nachschlagen Die CCD Bildsensortemperatur und eine mittlere Kamera elektroniktemperatur k nnen sowohl mit der Applikations softwa
13. in first out werden von der Kamera Bilddaten gleichzeitig aufgenommen und abgespeichert sowie Bilddaten vom PC ausgelesen PC Abbildung 3 5 Schematische Darstellung der Speicherbetriebsart FIFO Buffer Wenn die Kamera das Ende des Speichersegments er reicht hat beginnt sie den durch Auslesen freigeworde nen Speicherplatz am Anfang wieder zu beschreiben sie he Abbildung 3 5 Sollte sie den Ausleseprozess dabei einholen verlangsamt sie automatisch die Aufnahme frequenz Einmal gespeicherte Aufnahmen werden also nicht berschrieben bevor sie nicht ausgelesen sind Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 16 Betriebsart Recorder Abbildung 3 6 Abbildung 3 7 In der Betriebsart Recorder k nnen Bilder von der Ka mera nur aufgenommen und abgespeichert werden Erst wenn die Aufnahme beendet ist k nnen die Bilddaten an den PC bertragen werden Es ist allerdings ber die Funktion Live View siehe Abschnitt 3 5 m glich die auf genommenen Bilder im Rahmen der Geschwindigkeit der verwendeten Schnittstelle auf dem Bildschirm darzustel len und sie so mitzuschauen In der Betriebsart Recorder gibt es zwei Varianten e sequentieller Betrieb e Ringspeicher Betrieb 1 Sequentieller Betrieb camware sequence Im sequentiellen Recorder Betrieb wird das Speicher segment fortlaufend beschrieben und zwar solange bis entweder vom Anwender die Aufnah
14. oder Gigabit Ethernet Treiber f r Ethernet Schnittstellen oder Einsteckkarten werden entweder von Windows XP oder vom Board Hersteller mitgeliefert Eine zus tzliche Hardware Treiber Installation ist daher nicht erforderlich 1 7 Hinweise zur abbildenden Optik 1 7 1 ObjektivanschluB Die Kamerasysteme der Serie pco camera haben wahl weise entweder einen genormten C Mount Anschlu oder einen Nikon F Mount Anschlu F r Sensorformate von z B Drittelzoll Halbzoll und bis zu 1 Zoll empfehlen wir C Mount Objektive F r den Bereich von 1 1 5 Zoll gibt es Nikon F Mount Objektive oder besondere C Mount Ob jektive Bei Sensorformaten gt 1 5 Zoll pco 4000 kommen nur noch F Mount Objektive in Frage Das Auflagema des C Mount Distanz zwischen Objektivanschlag und CCD Sensor betr gt 17 52 mm Es k nnen handels bli che C Mount Objektive oder C Mount Adapter verwendet werden 1 7 2 Auflagema ver ndern Um gegebenenfalls das Auflagema zu ver ndern ist im Lieferumfang ein kleiner Innensechskant Schl ssel ent halten Eine Ver nderung des Auflagema es kann zum Beispiel notwendig sein wenn die Kamera nicht mehr auf Unendlich scharf gestellt werden kann C Mount Anschlu Lockern Sie die beiden Innensechskant Schrauben am Stahleinsatz und justieren Sie den ger ndelten Einsatz M50 x 0 5 Gewinde auf das gew nschtes Auflagema Wenn Sie auf Unendlich einstellen wollen muss das Objektiv auf Unendlic
15. sich in 4 Speichersegmente die die Bilder aufnehmen siehe Abbildung 3 2 Die Gr e der Segmente wird durch den Anwender festgelegt Angaben zur Gr e des Bildspeichers in Ihrer Kamera fin den Sie im kameraspezifischen Datenblatt am Ende dieses Handbuchs In der mitgelieferten Applikationssoftware camware wird eines der Segmente f r Live View und andere Anzeige zwecke verwendet so dass dem Anwender dort nur 3 Segmente zur freien Verf gung stehen Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 14 camRAM IR IIAP coe gt memory segment 1 memory segment 2 DI IADA 1 gt 1 5 Ei gt memory segment 3 memory segment 4 Abbildung 3 2 Schematische Darstellung des prim ren Bildspeichers camRAM in der Kamera Der Bildspeicher unterteilt sich in 4 Speichersegmente memory segment 1 4 in die die Bilder gespeichert werden Die Gr eneinteilung der einzelnen Segmente ist frei sie he Abbildung 3 3 Es k nnen auch einzelne Segmente zu Null gesetzt werden Zwischen den Segmenten darf das Format der abzuspeichernden Bilder verschieden sein nur innerhalb eines Speichersegments ist das Bildformat gleich h dass Gesamtbilder Bildausschnitte oder zu sammengefasste Bilder Binning immer in verschiedene Segmente gespeichert werden m ssen camRAM 4 7 7 4 4 Ji 7 4 Ji Ji EE coe memory segment 1
16. A Field Programmable Gate Array Die Befehle die zum Treiber gesendet werden sind allgemeing ltig sowohl f r alle Versionen des Kamerasystems pco camera als auch f r alle Datenschnittstellen Von daher wandelt der Treiber die Befehle um in direkte Kommandos f r den eingesetzten Hardware Port der sie dann an die entsprechenden Zieladressen siehe Abbildung 4 1 z B den Kamera COC Prozessor oder das FPGA weiterleitet In Abbildung 4 2 ist die Struktur anhand der realisierten Firewire400 Schnittstelle dargestellt Von oben nach unten Die Applikationssoftware pco camware greift auf die Kamera API zu die f r die Software unabh ngig von der installierten Schnittstelle die Befehle abbildet Die Kamera API ihrerseits unterscheidet nat rlich je nach installierter Schnittstelle und greift im Beispiel auf den IEEE1394 Treiber Stack zu Hier steht ein asynchroner serieller Datenkanal zur Befehls und Meldungs bermittlung in beiden Richtungen zur Verf gung und ein isochroner Kanal zum Abholen der Bilddaten von der Kamera und dies ber die reale Kabelverbindung zur Kamera Innerhalb der Kamera werden die verschiedenen Kan le dann entsprechend verarbeitet zum einen vom Camera Operation Code Prozessor und von einem FPGA Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 4 2 Kapitel 4 Daten Schnittstellen Seite 33 pco camera layer structure of commands Firewire400 pco camware pco camera API generic DLL for all interfaces
17. Internet bliche Protokoll eingesetzt werden soll reduziert sich Gigabit Ethernet ebenfalls auf eine Punkt zu Punkt Verbindung Derzeit ist die Bandbreite 100MByte s bei 1Gbit s Man kann Kabell ngen bis zu 100m realisieren Wenn man auf optische bertragung bergeht lassen sich auch deutlich gr ere Distanzen berwinden Es existiert ein industrielles Steckerkonzept Der Vorteil liegt in der preiswerten existierenden Hardware und der h ufig vorhandenen Infrastruktur Netzwerk Eine kameraspezifische Standardisierung der Software gibt es derzeit noch nicht Weiterf hrende Informationen findet man auf e http www 10gea org e http www pleora net GigE Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 5 5 1 5 2 5 3 5 4 Software pco camware Kapitel 5 Software Seite 35 Im Lieferumfang ist eine CD enthalten auf der sich die zugeh rige Software befindet Mit dem Programm camware kann die Kamera komplett gesteuert und es k nnen Bilder dargestellt und abgespeichert werden Detaillierte Informationen zu camware entnehmen Sie bitte der Bildschirmhilfe zur Software Die jeweils aktuellste Version der Software wird auf unserer Webseite zum Download bereitgestellt Software Development Kit SDK Treiber Wenn Sie eigene Programme geschrieben haben oder die Steuerung in bestehenden Programmumgebungen selbst vornehmen wollen so k nnen Sie mit dem Software Development Kit SDK die Ka
18. Sie das Kamerasystem am Hauptschalter auf der Frontplatte vom Netzteil pco power ein und beobach ten Sie die Power und Status Leuchtanzeigen Die power Anzeige gibt Auskunft ber den Betriebszustand von pco power die Status Anzeige informiert Uber pco camera Die Anzeigen haben folgende Bedeutung power Anzeige e oranges Blinklicht Selbsttest Netzteil gr nes Dauerlicht normaler Betriebszustand rotes Blinklicht Fehler status Anzeige e oranges Blinklicht Selbsttest Kamera gr nes Dauerlicht normaler Betriebszustand e gr n oranges Blinklicht Belichtungsanzeige rotes Blinklicht Fehler 2 4 Camware starten Starten Sie das Programm camware im Verzeichnis Programme Digital Camera ToolBox Informationen zu camware finden Sie in der Kontext sen sitiven Hilfe F1 Taste von camware Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 12 3 Funktionsbeschreibung Im folgenden Kapitel wird das Kamerasystem pco camera mit seinen vielf ltigen Zeitsteuerungsoptionen und dem integrierten Bildspeicher mit den daraus resultierenden Betriebsarten n her erkl rt 3 1 Funktionsmodule und interner Datenfluss Abbildung 3 1 Das Kamerasystem pco camera besteht aus der Kamera und dem Netzteil pco power welches zugleich Versor gungs und Zeitsteuerungseinheit ist pco camera pco power camRAM digital 4 gt digital
19. Zeiten sind nicht ma st blich dargestellt Sollte vor der eigentlichen Belichtung eine Verz gerungs zeit tuciay Pen tigt werden wird mit dem Startsignal der Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 20 Bildsequenz Abbildung 3 11 Ablauf der Verz gerungszeit gestartet dann vergeht die interne Zeit t siehe Abbildung 3 10 die Zeiten sind nicht ma st blich dargestellt und anschlie end wird mit texp belichtet Hierauf erfolgt das Auslesen mit Danach kann eine erneute Bildaufnahme gestartet werden Im Gegensatz zur Einzelbildaufnahme wird bei der Bildse quenz die Sequenz einmal durch ein Software Startsignal angesto en trigger mode auto sequence und danach werden best und schnellstm glich Bilder hintereinander aufgenommen Die optimale Zeitsteuerung hierf r wird von der Kamera in Abh ngigkeit von den einstellbaren Gr en Belichtungszeit tep und Verz gerungszeit tyc be stimmt Die Sequenzaufnahme muss durch ein entspre chendes Stopp Signal angehalten werden Bei der Bildsequenz Zeitsteuerung gibt es sechs unter schiedliche F lle tuelay mit t t t gt t t lt t_ e tdeiay gt mit t lt t t gt lt 1 t lt t t tuciay Verz gerungszeit tep Belichtungszeit teaa AUS lesezeit Bei einer Verz gerungszeit tac ay k nnen die Bilder un mittelbar hintereinander aufgenommen werden Jedoch ist
20. alten Sie jederzeit auf Anfrage Sollte Ihre Anwender software nicht in der obigen Liste enthalten sein sprechen Sie bitte mit unserem Vertrieb 5 5 Firmware Update Das Kamerasystem pco camera kann jederzeit nachtr g lich auf den neuesten Stand seiner Betriebssoftware der Firmware gebracht werden Das Update erfolgt ber die vorhandene digitale Schnittstelle mit Hilfe eines besonde ren Programms dem Programmer Dieses befindet sich auf der CD oder kann zusammen mit der aktuellsten Ver sion der Firmware von der pco Webseite Support gela den werden Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 6 Wartung und Pflege Seite 37 6 Wartung und Pflege 6 1 Wartung Die Kamera ist wartungsfrei Sie ist vom Werk so eingestellt dass sie keinerlei spezieller Inspektion bedarf 6 2 Pflege und Reinigung der Kamera Trennen Sie die Kamera vor einer Reinigung stets zuerst vom Netz Verwenden Sie zur Reinigung ein weiches trockenes Tuch Verwenden Sie keine Fl ssigreiniger oder Reinigungssprays 6 2 1 Reinigung des Objektivs Jeder Reinigungsvorgang kann die Glasoberflache besch digen Reinigen Sie sie deshalb nur wenn dies unbedingt erforderlich ist Seien Sie dabei besonders vorsichtig um Sch den an der Glasoberflache zu vermeiden Wischen Sie nie auf der trockenen Glasoberfl che mit einem trockenem Tuch gt gt Bevor Sie mit optischen Reinigungsmitteln arbeiten versuchen Sie die Schmutzpartikel
21. dbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 18 auto sequence soft trigger exp trigger start exp trigger ctrl 3 3 3 Zeitablauf Bei der Belichtungszeitsteuerungsart auto sequence wird vom Kamerasystem in Abh ngigkeit von den einge stellten Verz gerungs und Belichtungszeiten und von der notwendigen Auslesezeit die schnellstm gliche Bildauf nahmefolge bestimmt und nach dem Startbefehl aufge nommen solange bis ein Stopp Befehl erfolgt W hrend die Bildsequenzaufnahme l uft kann die Bildaufnahme durch ein negatives externes Signal acq enbl acquire enable unterbrochen werden Vor jedem einzelnen Bild der Bildsequenz pr ft die Kamera wenn acq enbl ini tialisiert ist ob ein g ltiges acq enbl Signal anliegt oder nicht Bei der Belichtungszeitsteuerungsart soft trigger wird eine Einzelbildaufnahme durch einen Softwarebefehl er zwungen In der Applikationssoftware camware geschieht dies durch Mausclick auf den Record Knopf Die Be triebsart kann durch externe Signale nicht beeinflusst werden Bei der Belichtungszeitsteuerungsart exp trigger start wird die Aufnahme eines einzelnen Bildes je nach Ein stellung mit positiver oder negativer Flanke des gew hlten Spannungspegel Signals am BNC Eingang exp trig sie he Abbildung 3 17 auf Seite 23 gestartet Zus tzlich wird vorher wenn acq enbl initialisiert ist berpr ft ob das acq enbl Signa
22. der Telefonnummer 49 0 9441 2005 55 Fax 49 0 9441 2005 20 oder eMail sup port pco de 1 6 1 Installation von CD Sollte die CD nach dem Einlegen keinen automatischen Start durchf hren starten sie manuell die Datei star ter exe durch doppelklicken W hlen Sie nun die verwen dete Kamera und die Software camware Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 1 Einf hrung Seite 9 1 6 2 Installation nach Softwaredownload aus dem Internet Laden Sie camware aus dem Internet in ein gew hltes Verzeichnis Die herunter geladene Datei muss mit einem geeigneten Programm z B WinZIP dekomprimiert wer den Anschlie end starten Sie die Installation mit se tup exe Aktuelle Informationen zur Installation von cam ware finden Sie in der Datei readme txt Zur Installation von camware unter Windows XP m ssen Sie Administra tor Rechte haben gt Starten Sie nach der Installation von camware den Rech ner neu Das Installationsprogramm bertr gt alle notwendigen DLL Dateien in die entsprechenden Windows Verzeichnisse Dabei wird automatisch gepr ft ob ltere Versionen vorhanden sind die dann gegebenenfalls durch die neuen ersetzt werden Vom Betriebssystem Windows werden alle registry Eintragungen vorgenommen Wenn zu einem sp teren Zeitpunkt das Programm vom Rechner gel scht werden soll kann in Start Einstellungen Systemsteuerungen Software eine De Installation veranla t werden Nach erfolgre
23. e Kurze Beschreibung des aufgetretenen Problems e Versuchsbedingungen e Eingestellte Werte e Verwendete Kamera Software und Versionsnummer e Seriennummer auf dem silbernen Typenschild an der Kameraunterseite e Seriennummer des Netzteils e PC Betriebssystem e Prozessortyp des Rechners e Arbeitsspeicher e Grafikkarte e Grafikeinstellungen Auf unserer Website im Internet www pco de support finden Sie ein Support Formular Dies k nnen Sie bei Problemen oder Fragen ausf llen und absenden 7 3 Fehlerbehebung Im Falle von St rungen oder Fehlfunktionen der Kamera senden Sie das Kamerasystem bitte an PCO zur Reparatur Bitte nehmen Sie zuvor Kontakt mit PCO auf Adresse siehe Seite 2 Achten Sie beim Verschicken auf eine ausreichende Verpackung evtl Originalverpackung aufbewahren Setzen Sie vor dem Verpacken die C Mount Schutzkappe zum Schutz des CCD Sensors auf das Objektiv auf Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 7 Anhang Seite 44 7 4 Endgtltige Au erbetriebnahme Die Kamera enth lt elektronische Bauteile mit zum Teil umweltsch dlichen Stoffen Wenn Sie sie endg ltig au er Betrieb nehmen dann f hren Sie diese einem umweltgerechten Elektronik Recycling zu Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Sehr geehrter Kunde wir w nschen Ihnen viel Freude und Erfolg mit dieser Kamera Sollten Sie Verbesserungen oder Anregungen zu unseren Systemen haben so las sen Sie uns das wiss
24. egen der erh hten Sensitivit t des menschlichen Auges im gr nen Teil des sichtbaren Spektrums einen Gr n Filter haben und je 1 Pixel ein Rot und ein Blau Filter hat siehe Abbildung 3 20 Somit misst jeder Pixel einen Hellig keitswert welcher ber das Farbfilter einer Farbe zuge ordnet wird Von daher werden rtlich versetzt 3 Farbbil der aufgenommen wobei das Gr n Bild die doppelte Auf l sung verglichen mit dem Rot und dem Blau Bild hat Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 3 Funktionsbeschreibung Seite 27 Abbildung 3 20 Ausschnitt aus einem mit Farbfiltern beschichteten CCD Bildsensor Demzufolge nimmt auch eine Kamera mit Farb Bildsensor in erster Linie Grauwertbilder auf Es ist dann die Aufgabe der Applikationssoftware Uber die Farbfilterposition die aufgenommenen Bilder in RGB oder andere Farbbilder umzurechnen Hierf r gibt es eine Vielzahl von L sungen und Algorithmen die versucht die eigentlich verringerte rtliche Aufl sung der Farb Bildsensoren durch entspre chende Interpolationen auszugleichen Ein einfacher Ansatz ist das Auff llen der fehlenden Farb informationen pro Bildpunkt durch die entsprechenden Helligkeitswerte aus den Nachbarbildpunkten mit den entsprechenden Farbfiltern Dieser 2x2 Operator l uft pi xelweise durch das Bild Die Anweisung lautet Nimm die vorhandenen Farbkomponenten ohne sie mit dem Nach barbildpunkt zu verrechnen siehe Abbildung 3 20 Roo p01
25. einer Kamera mit digitaler Bilddatenausgabe Daten schnittstelle zum PC e einem separaten Netzteil pco power sowie e der Bildverarbeitungssoftware Camware Die Soft ware verf gt Uber eine Kontext sensitive Hilfe F1 Tas te Die Kamera ist in verschiedenen Varianten erh ltlich Je nach Variante k nnen Sie mit der Kamera digitale mono chrome oder farbige Bildaufnahmen in unterschiedlicher Bildaufl sung und Belichtungszeit erstellen N here An gaben zu der konkret von Ihnen erworbenen Kamera ent nehmen Sie bitte dem kameraspezifischen Datenblatt am Ende dieses Handbuchs 1 1 Zielgruppe dieses Handbuchs Die Kamera ist f r den Einsatz mit speziellen Anforderun gen gedacht Daher richtet sich dieses Handbuch an Techniker Ingenieure und Wissenschaftler 1 2 Zeichenerkl rung A In diesem Handbuch werden folgende Zeichen und Sym bole verwendet Mit diesem Symbol und Textformat sind Warnhinweise gekennzeichnet bei deren Mi achtung eine Gefahr f r Gesundheit oder Leben besteht Mit diesem Symbol und Textformat sind Warnhinweise gekennzeichnet bei deren Missachtung Sachsch den oder Datenverlust drohen Mit diesem Zeichen und Textformat sind Tipps oder er g nzende Hinweise gekennzeichnet Diese Zeichen markieren Aufz hlungen Texte die sich auf Auswahlmen s einer Software Oberfl che oder hnliches beziehen sind in dieser Schrift Courier mit gleicher Zeichenbreite darg stellt
26. en Wir stehen Ihnen selbstverst ndlich auch nach dem Kauf der Kamera jederzeit zur Verf gung Ihr PCO Team Imaging PCO AG Donaupark 11 D 93309 Kelheim fon 49 0 9441 2005 0 fax 49 0 9441 2005 20 eMail info pco de www pco de
27. en werden periodisch gesendet alle 500ms oder nach jeder Bildaufnahme Eine genauere Beschrei bung der Kommunikation zwischen dem Kamerasystem und dem PC ist im Software Development Kit SDK Handbuch zu finden 4 1 Struktur der Schnittstellen Die auf dem PC laufende Applikationssoftware ist in der Lage Befehle an die Kamera zu schicken und Statusin formationen abzufragen Zudem gibt es einen Kanal f r die bertragung der aufgenommenen Bilddaten Die Dy namische Verbindungs Bibliothek dynamic link library DLL verkn pft die Applikationssoftware mit der Kamera ger tetreiber Schicht siehe Abbildung 4 1 pco camera layer structure of commands PC application PC DLL adaptation to interface driver PC driver layer s hardware data transmission pco camera communication port pco camera COC processor pco camera FPGA Abbildung 4 1 Schichtenmodell der Befehlsstruktur des Kamerasystems pco camera und seiner Datenschnittstellen allgemein Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 4 Daten Schnittstellen Seite 32 Die in Abbildung 4 1 verwendeten Begriffe bedeuten Begriff Bedeutung PC application Applikationssoftware PC DLL Adaptation an den Schnitt stellen Treiber PC driver layer s PC Schnittstellen Treiberschicht en Hardware data transmis Daten bertragung sion pco camera Kommunikations Port der communication port Kamera processor Prozessor FPG
28. er Trigger gesteuert Die Grenzen zwischen diesen Betriebsarten sind aller dings flie end denn auch mit einer Serie von Einzelbild aufnahmen kommt man letztendlich zu einer Bildsequenz Man kann beispielsweise die Bestimmung der Zeitsteue rung f r die optimal schnellste Bildsequenzaufnahme der Kamera berlassen oder man steuert selbst eine optima le sequentielle Bildaufnahme indem man mit Hilfe rich tig gesetzter Einzelbild Trigger Signale eine Sequenz auf nimmt 3 3 2 Zusammenhang zwischen Speicherbetriebsart Zeitsteuerung und Ausl ser Signalen Abbildung 3 8 Die Belichtungszeitsteuerung der Kamera trigger mode ist abh ngig von der eingesetzten Speicherbetriebsart der Zeitsteuerung und den Ausl ser Signalen siehe auch Abb 3 17 F r Bildsequenzaufnahmen wird die Belichtungszeitsteue rungsart auto sequence eingesetzt camRAM modes trigger modes external signals FIFO buffer recorder sequential b recorder ring buffer recorder sequential recorder ring buffer FIFO buffer recorder ring buffer FIFO buffer recorder sequential b exp trigger ctrl exp trig recorder ring buffer Zusammenhang zwischen Speicherbetriebsart Zeitsteuerung und Ausl ser Signalen FIFO buffer soft trigger F r Einzelbildaufnahmen bietet die Kamera die Belich tungszeitsteuerungsarten soft trigger exposure trigger start und exposure trigger control Benutzerhan
29. espeist Dies ist ein statisches pegelge steuertes Signal Der Eingang ist intern mit einem Wider stand von R 10kQ abgeschlossen Der DIP Schalter 4 stellt den zul ssigen Spannungspegel des enbl Sig nals ein TTL Pegel oder 10 15V ber den DIP Schalter 3 kann ausgew hlt werden ob nach entsprechender Soft ware Initialisierung das HIGH oder LOW Pegel aktiv ist Dies entspricht dann je nach Spannungspegel einstellung einem anderen Spannungswert siehe Abbildung 3 17 Wenn das enbl initialisiert ist wird vor jeder Belichtung der Zustand des acq enbl Signals berpr ft so dass dieses Signal auch ein Belichtungs start Signal berstimmt bzw die Belichtungssteuerung enabled oder disabled Das nachfolgende Bild zeigt schematisch wie die einge speisten Signale intern verarbeitet werden Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 24 Abbildung 3 18 3 3 5 Status Signale trigger edge select edge type DIP switch 2 2 ON rising 2 OFF trailing exp trig BNC input exposure trigger internal trigger sensitivity 1 ON TTL level 1 OFF 10 15V select sensitivity DIP switch 1 acq enable logic level 3 ON HIGH gt 2V or 7 select logic level V 3 OFF LOW lt 1 5 or 6 5V DIP switch 3 acq enbl BNC input acquire enable internal acq enbl sensi
30. h eingestellt sein und der Stahlein satz solange ver ndert werden bis Sie ein scharfes Bild erhalten Nach der Justage m ssen die beiden Innensechskant Schrauben wieder fest angezogen werden F Mount Anschlu Lockern Sie die Innensechskant Schraube welche sich im Loch durch den R ndelring zum Kamerageh use hin des F Mount Anschlusses befindet Nach dem Lockern k nnen Sie das Auflagema durch Drehen des gesamten F Mount Anschluss bez glich des Kamerageh uses ver ndern Wenn Sie auf Unendlich einstellen wollen Muss das eingesetzte Objektiv auf Unendlich eingestellt sein und der Adapter solange gedreht werden bis Sie ein scharfes Bild mit der Kamera erhalten Nach der Justage muss die Klemmschraube wieder fest angezogen werden beachten Sie beim Krafteinsatz dass es sich um eine kleine Schraube handelt Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 2 Inbetriebnahme der Kamera Seite 11 2 Inbetriebnahme der Kamera 2 1 Vorbereitung 1 berpr fen Sie ob folgende Kabelverbindungen be stehen Kamera ist Uber ein spezielles Kabel mit Netzteil verbunden Kamera ist ber ein entsprechendes Schnittstellen Kabel mit dem PC verbunden pco power ist ber Netzversorgungskabel mit dem Versorgungsnetz Steckdose verbunden 2 berpr fen Sie ob das Objektiv fest eingeschraubt C Mount bzw eingesetzt F Mount ist 2 2 PC einschalten Schalten Sie den PC ein 2 3 Kamera einschalten Schalten
31. hme durch ein eigenes Start oder Trigger Ereignis welches durch die Software trigger mode soft trigger oder durch ex terne Trigger Signale trigger modes ext trigger start oder ext trigger ctrl erzeugt werden kann gestartet Bei der Zeitsteuerung gibt es zwei M glichkeiten e Verz gerungszeit tyc a oder e Verz gerungszeit tyc ay gt 1 Verz gerungszeit tueiay N S time Schematische Darstellung der Zeitabl ufe bei der Bildaufnahme f r die Einstellung asynchrone Bildaufnahme und Verz gerungszeit t Die Pfeile geben den zeitlichen Start der Bildaufnahme an die Zeiten sind nicht ma st blich dargestellt Nach einem entsprechenden Startsignal vergeht die inter ne Zeit siehe Abbildung 3 9 die Zeiten sind nicht ma st blich dargestellt bis die eigentliche Belichtung f r die Zeitdauer t gestartet wird Nach texp wird das Bild in der Zeit tag ausgelesen In Abh ngigkeit von der gew nsch ten Bildaufnahme kann nach teaa eine neue Bildaufnahme gestartet werden Die interne Verz gerungszeit und die Auslesezeit sind systembedingte Gr en 2 Verz gerungszeit gt tol ia time Schematische Darstellung der Zeitabl ufe bei der Bildaufnahme f r die Einstellung asynchrone Bildaufnahme und Verz gerungszeit ts gt Die Pfeile geben den zeitlichen Start der Bildaufnahme an die
32. icher Installation befindet sich die Programmgruppe Digital Camera Toolbox im Programmverzeichnis Von dort aus k nnen Sie camware starten Es werden in die gleiche Programmgruppe noch weitere n tzliche Tools installiert 1 6 3 Installation der ben tigten Hardware Treiber FireWire 400 Treiber f r Firewire 400 Schnittstellen oder Einsteckkarten werden entweder von Windows XP oder vom Board Hersteller mitgeliefert Eine zus tzliche Hardware Treiber Installation ist daher nicht erforderlich gt Wenn die Kamera zum ersten Male ber Firewire ange schlossen wird meldet Windows dass es ein neues Ger t gefunden hat Danach l uft die Windows bliche Hard ware Treiber Installationsprozedur ab bei der nach dem Ort der zugeh rigen Informationsdatei inf gefragt wird Hier richten Sie die Suche entweder auf das Laufwerk in dem sich die mitgelieferte CD befindet oder auf das Direc tory in welches Sie zuvor die von unserer Webseite herun tergeladenen Treiber gespeichert und ausgepackt haben Die weitere Installation und Systemregistrierung f hrt Win dows dann selbstst ndig durch Camera Link Die notwendigen Hardware Treiber f r den Camera Link Framegrabber werden vom Hersteller des Camera Link Framegrabbers mitgeliefert Hinweise zur Installation die ser Hardware Treiber finden Sie daher in den Unterlagen zum Framegrabber Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 1 Einf hrung Seite 10 Ethernet
33. ie in folgenden F llen die Kamera unverz glich vom Netz und setzen Sie sich mit dem Kundenservice in Verbindung e Wenn Netzkabel oder Stecker abgenutzt oder besch digt sind e Wenn Fl ssigkeiten in das Ger t eingedrungen sind e Wenn das Ger t trotz Befolgen der Bedienungsanleitung nicht ordnungsgem funktioniert e Wenn die Kamera heruntergefallen oder das Geh use be sch digt worden ist e Wenn das Ger t auff llige Abweichungen vom Normalbetrieb zeigt Verwenden Sie beim Einschrauben des Objektivs nur eine geringe Kraft um Gewindesch den zu vermeiden Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 1 4 1 5 1 5 1 Kapitel 1 Einf hrung Seite 7 Betriebsvoraussetzungen Die Kamera ist an einen PC anzuschlie en der folgenden Mindestanforderungen erf llt e Taktrate gt 1 6GHz e RAM gt 256MB bei pco 4000 gt 512MB e Betriebssystem Windows 2000 ab Service Pack 4 und Windows XP ab Service Pack 1 F r Linux oder MacOS sind entsprechende Treiber in Vorbereitung Falls Sie diese Treiber bendtigen informie ren Sie sich bitte von Zeit zu Zeit auf unserer Webseite www pco de oder nehmen Sie mit uns Kontakt auf siehe Seite 2 e Graphikkarte und Bildschirm mit einer Aufl sung von 1280x1024 Pixel e 32 Bit Graphikkarte 16 7Millionen Farben Kamera Varianten Lieferumfang Die Kamerasysteme sind in folgenden Varianten erh ltlich e 1200 hs mit Monochrom oder Farb CMOS Bild se
34. immt aber noch weitere Aufgaben neben der Erzeugung der erforderlichen Versorgungs spannungen siehe Abbildung 3 1 power unit e es enth lt alle externen Anschl sse zur Zeitsteuerung und deren Kontrolle siehe Abbildung 3 1 trigger unit und e es regelt die vorgegebene Temperatur am Bildsensor siehe Abbildung 3 1 pco power digital control Aufgrund der Struktur des Systems ist es m glich die Kamera vom PC aus in einen Aufnahmemodus zu verset zen den PC dann von der Kamera zu trennen und sp ter wieder anzuschlie en Auch gestattet der vorhandene Bildspeicher in der Kamera siehe Abbildung 3 1 pco camera camRAM erweiterte Betriebsarten wie zum Beispiel einen Ringspeicherbetrieb Dabei werden st ndig Bilder aufgenommen und bei vollem Speicher die jeweils ltesten Bilddaten wieder berschrieben Sobald ein erwartetes Ereignis eingetreten ist kann man die Auf nahme stoppen und hat das Ereignis selbst sowie eine gewisse Zeit davor gespeichert In den nachfolgenden Abschnitten werden einzelne Funk tionseinheiten wie Konzept und Struktur des Bildspei chers Zeitsteuerung der Bildaufnahme Live View das CCD Ausleseverfahren die CCD K hlung und die Farb darstellung genauer beschrieben 3 2 Primarer Bildspeicher camRAM Der prim re Bildspeicher camRAM des Kamerasystems befindet sich in der Kamera 3 2 1 Struktur des prim ren Bildspeichers a a Der Bildspeicher unterteilt
35. l an der zugeh rigen BNC Buchse g l tig Bei der Belichtungszeitsteuerungsart exp trigger ctrl wird die Aufnahme eines einzelnen Bildes Uber die Dauer des Signals am BNC Eingang exp trig siehe Abbildung 3 17 auf Seite 23 gesteuert d h die Belichtungszeit wird durch das Signal bestimmt nach Einstellung mit positi vem oder negativem Spannungspegel Zus tzlich wird vorher wenn acq enbl initialisiert ist berpr ft ob das acq enbl Signal an der zugeh rigen BNC Buchse g ltig ist Abbildung 3 8 verdeutlicht die Zusammenh nge zwischen den verschiedenen Speicherbetriebsarten camRAM mo des den Zeitsteuerungen trigger modes und den M g lichkeiten der Steuerung durch externe Spannungssignale external signal options In diesem Abschnitt werden die Zusammenh nge der Zeitabl ufe beschrieben Dabei werden die folgenden Kurzformen von Begriffen verwendet Belichtungszeit f r 1 Bild einstellbar Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Einzelbildaufnahme Abbildung 3 9 Abbildung 3 10 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 19 Tsaa Auslesezeit f r 1 Bild aus dem CCD Sensor systembedingt tdelay Verz gerungszeit zwischen Start Signal und Belichtungszeit einstellbar tsys Interne Verz gerungszeit bei der Bildsequenz aufnahme systembedingt tia Interne Verz gerungszeit vor dem Start der Be lichtung systembedingt Bei der Einzelbildaufnahme wird jede Bildaufna
36. me gestoppt wird oder bis das Speichersegment voll geschrieben ist siehe Abbildung 3 6 full Schematische Darstellung der Speicherbetriebsart Recorder sequentieller Betrieb 2 Ringspeicher Betrieb camware ring buffer Im Ringspeicher Betrieb wird das Speichersegment ebenfalls fortlaufend voll geschrieben nur wird beim Er reichen des Speichersegment Endes angefangen die l testen Bilder zu berschreiben so dass das Speicher segment zyklisch beschrieben wird siehe Abbildung 3 7 camRAM I amp ee Schematische Darstellung der Speicherbetriebsart Recorder Ringspeicher Betrieb Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 17 3 3 Belichtungssteuerung 3 3 1 Betriebsarten Einzelbild und Bildsequenz Bei der Bildaufnahme werden generell zwei wesentlich verschiedene Betriebsarten voneinander unterschieden e die Einzelbildaufnahme auch asynchroner oder still Betrieb genannt e die Bildsequenzaufnahme auch video sequentieller oder synchroner Betrieb genannt Bei der Einzelbildaufnahme ben tigt jedes einzelne Bild ein Ausl ser Signal Trigger Bei der Bildsequenzaufnahme bestimmt die Kamera in Abh ngigkeit von den eingestellten Verz gerungs und Belichtungszeiten und von der notwendigen Auslesezeit die schnellstm gliche Bildaufnahmefolge Nur Start und Stop der Bildsequenz werden b
37. merasteuerung jederzeit ber eine Dynamic Link Library als DLL File einbinden Eine Version f r Windows XP befindet sich auf der CD ROM Die jeweils aktuellste Version des SDK wird auf unserer Webseite zum Download bereitgestellt Zum Betrieb des Kamerasystems stehen ein Twain Treiber und ein Firewire 400 Treiber f r WindowsXP zur Verf gung Die Treiber befinden sich auf der beigef gten CD ROM oder k nnen von unserer Internet Website kostenlos herunter geladen werden http www pco de Dort finden Sie stets die aktuellsten Treiber Versionen Auch ber hier nicht aufgef hrte bzw geplante Treiber k nnen Sie sich auf unserer Website informieren Treiber f r Software anderer Hersteller F r die nachfolgend aufgef hrten Bildverarbeitungs oder Bildanalyseprogramme sind Plug Ins oder entsprechende Treiber bereits vorhanden bzw geplant Damit k nnen die Kommandos f r die Kamerasteuerung direkt aus dem jeweiligen Programm aufgerufen werden e Image Pro Plus ab Version 3 0 Media Cybernetics e MetaMorph MetaFluor Software Universal Imaging e LabView National Instruments e Matlab Mathworks e ImageJ NIH Naheres Uber den Entwicklungsstand der Treiber und Plug Ins entnehmen Sie bitte unserer Webseite www pco de support Sie finden dort auch die jeweils aktuellsten Versionen Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 5 Software Seite 36 Informationen zu den oben genannten Programmen er h
38. mit trockener Luft auszublasen Sollten sich die Schmutzpartikel dadurch nicht entfernen lassen so m ssen speziell geeignete Reinigungsmittel verwendet werden Geeignete Reinigungsmittel f r optische Teile sind reiner Alkohol oder spezielle Optik Reinigungsmittel die Sie in Fotofachgesch ften erhalten Verwenden Sie auf gar keinen Fall scharfe Reinigungsmittel wie Aceton Reinigungsbenzin Spiritus Nitrol sungen etc wie sie h ufig in Labors zu finden sind Solche aggressiven Mittel k nnen die Oberfl chenstruktur angreifen und ver ndern Verwenden Sie ein mit Alkohol oder Optik Reinigungsmittel getr nktes Wattest bchen und achten Sie darauf ausschlie lich auf der Glasoberfl che zu wischen und nicht auf Metalloberfl chen wie z B dem Objektiv Gewinde Von dort k nnten mikrofeine Schmutzpartikel abgel st werden die irreparable Kratzer auf der Glasoberfl che verursachen gt gt z IEY Um die Optik bestm glich vor Verschmutzung zu sch tzen empfiehlt es sich generell nach Abnehmen des Objektives von der Kamera sofort die Schutzkappe anzubringen und die Kamera nie ohne Objektiv oder ohne Schutzkappe zu montieren Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 6 Wartung und Pflege Seite 38 6 2 2 Reinigung des Eingangsfensters des Sensors Der Bildsensor befindet sich hinter dem Objektiv innerhalb des Kamerageh uses Abbildung 6 1 Kamerageh use ohne Objektiv Sichtbar ist hier das Eingangsfe
39. nformation enthalten Zur Wahl stehen zwei Algorithmen Algorithmus 1 Der erste Algorithmus ist optimiert f r die Farbaufl sung Im folgenden ist beispielhaft f r den Bildpunkt Pres 1 1 die Berechnung der jeweiligen Farbanteile aus den umge benden Bildpunktwerten beschrieben Es wird f r jeden zu berechnenden Bildpunkt eine 3x3 Umgebung betrach tet die im Randbereich durch Spiegelungen erzeugt wer den muss 9 21 3 01 3 23 16 Prea 1 1 p11 p22 1 1 Pereen 2 9 p12 3 10 2 p30 16 Paiue 1 1 Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 3 Funktionsbeschreibung Seite 29 real pixel virtual pixel Abbildung 3 22 Ausschnitt aus einem mit Farbfiltern beschichteten CCD Bildsensor mit der zu bestimmenden virtuellen RGB Bildpunktmatrix Mit diesem neuen Farbbild aus kann das Bild ber entsprechende Farbtabellen f r Rot Gr n und Blau dargestellt werden Algorithmus 2 Der zweite Algorithmus ist optimiert f r die rtliche Aufl sung Bei diesem wird der Farbwert eines Bildpunkts des virtu ellen Bildes als Mittelwert der am n chsten liegenden Farbwerte bestimmt Abbildung 3 23 Ausschnitt aus einem mit Farbfiltern beschichteten CCD Bildsensor mit den zu bestimmenden RGB Bildpunkten Beispiel Die Bestimmung der RGB Farbwerte der Bild punkte p 1 1 und p 2 1 01 p21 pace E2 PEN p10 p12 1 1
40. nsor camRAM verschiedene Gr ssen Schnittstel len w hlbar e 1600 mit Monochrom oder Farb CCD Bild sensor camRAM verschiedene Gr ssen Schnittstel len w hlbar e pco 2000 mit Monochrom oder Farb CCD Bild sensor camRAM verschiedene Gr ssen Schnittstel len w hlbar e pco 4000 mit Monochrom oder Farb CCD Bild sensor camRAM verschiedene Gr ssen Schnittstel len w hlbar Das Kamerasystem erzeugt je nach Variante Bilder mit 1024 10 Bit oder 16384 Graustufen 14 Bit Die Darstel lung der schwarzwei Bilder auf dem Monitor erfolgt je doch unabh ngig davon stets mit 256 Grausstufen die Farbdarstellung bei Farbkameras stets mit 16 7 Millionen Farben 3x8 Bit Es stehen in der Regel mehrere Graphikeinstellungen zur Verf gung Wir empfehlen die Einstellung von 24 bzw 32 Bit mit 16 7 Millionen Farben Da im 256 Farbmodus 20 Farben von Windows intern verwendet werden ist bei dieser Betriebsart nur eine Darstellung von maximal 236 Graustufen m glich Deshalb werden f r die schwarz wei Darstellung nur 7 Bit 128 Graustufen ver wendet Manche Grafikkarten ben tzen jedoch im 256 Farbmodus generell nur 6 Bit d h es k nnen nur 64 Graustufen auf dem Monitor dargestellt werden Das Kamerasystem pco camera wird mit folgenden Kom ponenten geliefert Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 1 Einf hrung Seite 8 e Kamera ohne Objektiv e Netzteil pco power e Verbindungskabel Kame
41. pco IMAGINE pco camera Benutzerhandbuch www pco de Dieses Benutzerhandbuch gilt f r folgende Produkte e CMOS cameras pco 1200 hs e CCD cameras pco 1600 pco 2000 pco 4000 Bei Problemen und Fragen wenden Sie sich bitte an uns Sie erreichen uns auf folgenden Wegen Telefon 49 0 9441 2005 55 Fax 49 0 9441 2005 20 eMail support pco de Postanschrift PCO AG Donaupark 11 93309 Kelheim Die Erklarung Uber die Einhaltung der zutreffenden EG Richtlinien EG Konformit tserkl rung finden Sie am Schlu dieses Handbuchs Das Photo auf der Titelseite ist ein Beispiel f r an pco camera Kamerasystem das Objektiv ist nicht Be standteil der Lieferung Stand dieses Handbuchs Dezember 2004 PCO AG Inhaltsverzeichnis Seite 3 Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS 3 1 EINF HRUNG 5 1 1 Zielgruppe dieses Handbuchs 5 1 2 Zeichenerkl rung 5 1 3 Sicherheitshinweise 6 1 4 Betriebsvoraussetzungen 7 1 5 7 1 5 1 Lieferumfang 7 1 5 2 Verf gbare Daten Schnhittstellen 8 1 6 Installation der Applikationssoftware anne see 8 1 6 1 Installation von 0
42. ra Netzteil e Datenkabel Kamera PC e Netzkabel f r Netzteil e CD mit Benutzerhandbuch Anwendungssoftware camware Hardware Treiber Software Development Kit SDK und Beispielprogrammen in C 1 5 2 Verf gbare Daten Schnittstellen Die Kameras k nnen mit einer der folgenden Schnittstel len ausger stet sein e Firewire IEEE 1394a Firewire 400 mindestens 400MBit Firewire Schnittstellenkarte oder Firewire Schnittstelle oder besser e Camera Link die pco camera Serie wurde mit den fol genden Camera Link Framegrabbern erfolgreich ge testet microEnable Ill Silicon Software www silicon software de Matrox Helios XCL Matrox www matrox com e Ethernet oder Gigabit Ethernet 1000baseT Weitere Informationen finden Sie auf unserer Webseite www pco de 1 6 Installation der Applikationssoftware camware Mit der Applikationssoftware camware k nnen alle Kame raparameter eingestellt werden Camware ist eine 32 Bit Windows Applikation Die Bilder werden auf dem Monitor dargestellt und k nnen z B auf der Festplatte abgespei chert werden Detaillierte Informationen zur camware fin den Sie in der camware Bildschirmhilfe Die Software camware befindet sich auf der beigef gten CD Sollten Sie diese CD nicht greifbar haben k nnen Sie die aktuelle Version aus dem Internet unter www pco de kostenlos herunterladen gt Sollten bei der Installation Probleme auftreten helfen wir Ihnen gerne weiter unter
43. re camware als auch ber entsprechende Funktio nen des SDK ausgelesen werden Zus tzlich k nnen Sie eine Soll Temperatur f r den CCD Bildsensor einstellen auf die das Kamerasystem versucht hinzuregeln Gelingt der RegelprozeB wegen der u eren Gegebenheiten Umgebungstemperatur Temperaturdifferenz nicht gibt das Kamerasystem eine Fehlermeldung zur ck Um einen Betrieb ohne Temperaturfehlermeldung zu ge wahrleisten sollte man bei der Wahl der K hltemperatur Scoot Nicht die maximal m gliche Temperaturdifferenz max einstellen Iambient AU max sondern etwa 5 C Reserve lassen damit die Regelung die M glichkeit hat Schwankungen in der Umgebungstempe ratur auszugleichen Sco 9 5 C cool ambient Nach dem Einschalten des Kamerasystems bzw nach dem ndern der K hl Soll Temperatur kann es bis zu 10 Minuten dauern bis das System seinen Betriebszustand erreicht Bestimmung der Farbwerte In den fr hen 70er Jahren erkannte der Wissenschaftler Bryce Bayer dass es mit einem Bildsensor mit aufge brachtem Farbfilterfeld CFA color filter array m glich ist Uber eine Grauwertaufnahme eines Bildes die Farbin formation zu rekonstruieren Dieses spezifische Farbfilter feld welches nach ihm Bayer Filter benannt wurde ist die Grundlage f r alle modernen Farb CCD Bildsensoren Die kleinste Filtereinheit des Bayer Filters besteht aus ei ner 4x4 Pixelgruppe Cluster wobei 2 Pixel w
44. rsorgung fin det h ufig ber Standardkabel und 6 polige Stecker statt Es gibt ein standardisiertes Software Interface zur Hard ware OHCI wobei jedoch die Implementierung des Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 4 Daten Schnittstellen Seite 34 4 3 4 4 Camera Link Dcam Treibers und des herstellerabh ngig sind Weiterf hrende Informationen findet man auf e http www 1394ta org e http www apple com de firewire e http www 1394la com e http www linux1394 org e http www firewire 1394 com Camera link ist eine Punkt zu Punkt Verbindung mit einer Bandbreite von 680 850 MByte s Kabell ngen sind nach Ubertragungsbandbreite zwischen 10m 20m m glich Das Steckerkonzept ist industrietauglich Im entsprechenden Frame Grabber k nnen Bildvorverarbei tungsaufgaben bernommen werden Es gibt keinen Software Standard API Ein Protokoll f r die serielle Kommunikation ist ebenfalls nicht definiert Weiterf hrende Informationen findet man auf e http www machinevisiononline org public articles ind ex cfm cat 129 e http www datatranslation com solution_center_imagi ng Camera Link pdf e http www nortechsys com intercon camlinkart shtml Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet ist eine Peer zu Peer Architektur d h ein Netzwerk an dem jeder gleichberechtigt teilnimmt Wenn es aber nur zum Anschluss von Kameras kommt und nicht das f r das
45. sen und wie sie wirken Unter control in auf der R ckwand des Netzteils befin den sich zwei Signal Eing nge BNC Buchsen Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 23 control in exp trig enbl RS232 Abbildung 3 17 R ckwand des Netzteils exposure trigger acquire enable Signaleing nge BNC Buchsen control in mit exp trig und enbl Signalausg nge BNC Buchsen status out mit exp und busy DIP Schalter Spannungspegel Wahl Polarit tswahl und Flankenwahl f r Signaleing nge Verbindungsbuchse zur Kamera Verbindungsbuchse zur Diagnose Schnittstelle RS232 und Kaltger te Netzstecker 90 260 VAC ber exp trig exposure trigger wird das Belichtungs zeit Start oder Steuersignal eingespeist Dies ist ein dy namisches flankengesteuertes Signal Der Eingang ist in tern mit einem Widerstand von R 10kQ abgeschlossen Der DIP Schalter 1 stellt den zul ssigen Spannungspegel des exp trig Signalsein TTL Pegel oder 10 15V ber den DIP Schalter 2 kann ausgew hlt werden ob nach Ini tialisierung der exp trig start Betriebsart eine positive oder negative Flanke f r den Start der Belichtung ver wendet wird bzw bei der Betriebsart exp trigger ctrl ein positives oder negatives Signal die Belichtung steuert ber enbl acquire enable wird das Bildaufnahme Steuersignal eing
46. ster des Bildsensors Jeder Reinigungsvorgang kann die Glasoberflache besch digen Reinigen Sie sie deshalb nur wenn dies unbedingt erforderlich ist Seien Sie dabei besonders vorsichtig um Sch den an der Glasoberflache zu vermeiden Beachten Sie unbedingt die Hinweise aus Abschnitt 6 2 1 Reinigung des Objektivs Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 7 Anhang Seite 39 7 Anhang 7 1 Mechanische Abmessungen Kamera Frontansicht C Mount 84 __M25 4 CMOUNT _ 66 345 F Mount 84 66 345 Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 7 Anhang Seite 40 Kamera R ckansicht Firewire IEEE1394 84 99 SSE Camera Link 99 Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 7 Anhang Seite 41 Kamera Seitenansicht C Mount adjustable 0 45mm Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 7 Anhang Seite 42 Kamera Draufsicht Unterseite standard position of the socket 5 Im S alternative position of the socket N yy Kamera Draufsicht Oberseite Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel 7 Anhang Seite 43 7 2 Kundenservice Bei Fragen oder technischen Problemen helfen wir Ihnen gerne weiter Kontaktm glichkeiten siehe Seite 2 Zur schnellen Beantwortung Ihrer Fragen ben tigen wir folgende Angaben
47. tivity 4 ON TTL level 4 OFF 10 15V select sensitivity DIP switch 4 1 Schematische Darstellung der Signalverarbeitung der Eingangssignale control in und ihrer Einstellm glichkeiten In der internen Abfolge der Verarbeitung der Signale steht das acq enbl Signal vor dem exp trig und somit vor der eigentlichen Aufnahme so dass ber ein ung ltiges acq enbl eine Aufnahme verhindert werden kann Zudem lie fert das enbl die einzige M glichkeit eine Bildse quenzaufnahme im Zeitsteuerungsmodus auto sequen ce zu unterbrechen Die Kamera erzeugt Signale die zur Synchronisation mit anderen Ger ten verwendet werden k nnen sogenannte Status Signale Das Signal exp ist nur w hrend der aktiven Belichtung HIGH und ansonsten LOW Das Signal busy ist aktiv HIGH wenn die Kamera gera de belichtet oder auch beim Einschalten wenn sie noch nicht parametrisiert ist Wenn die Kamera aufnahmebereit ist aber noch kein Start oder Trigger Signal erhalten hat ist dieses Signal LOW Beim Einschalten des Kamerasystems ist das busy Signal w hrend der Initialisierungsphase kurzzeitig auf HIGH Die Signale status out gehen als 5V TTL Signale ber einen 27 Q Kurzschlusswiderstand an die beiden BNC Ausgangsbuchsen siehe Abbildung 3 18 Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 25 5V exp Ro 27Q exposure signal BNC output internal 5V Ro 272 z
48. zu unterscheiden ob die Belichtungszeit kleiner gr Ber oder genauso gro wie die Auslesezeit ist Ist eine Verz gerungszeit tyeay gt bei der Bildsequenz aufnahme gew nscht muss man im Falle der Bildse quenzaufnahme beachten dass die Verz gerungszeit nicht wie im asynchronen Betrieb vor der Belichtungszeit tep sondern nach der Auslesezeit taa eingef gt wird Auch hier ist zu unterscheiden ob die Belichtungszeit kleiner gr er oder genauso gro wie die Auslesezeit ist Verz gerungszeit tuelay Belichtungszeit tex Auslesezeit treaa time Schematische Darstellung der Zeitabl ufe bei der Bildaufnahme f r die genannte Einstellung Der Pfeil gibt den zeitlichen Start der Bildsequenz an die Zeiten sind nicht ma st blich dargestellt Benutzerhandbuch pco camera Stand 12 2004 Kapitel Funktionsbeschreibung Seite 21 Wenn die Belichtungszeit t gleich der systembedingten Auslesezeit t 4 ist Kommt es zur optimalen Zeitsteuerung und zur schnellstmdglichen Bildaufnahme siehe Abbildung 3 11 Verz gerungszeit tae ay Belichtungszeit tex gt Auslesezeit treaa eae time Abbildung 3 12 Schematische Darstellung der Zeitabl ufe bei der Bildaufnahme f r die genannte Einstellung Der Pfeil gibt den zeitlichen Start der Bildsequenz an die Zeiten sind nicht ma st blich dargestellt Ist die Belichtungszeit tep l nger als die Auslesezeit teaa gibt die Belichtungszeit die Wiederholrate f
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