1.1 Hinweise Dieses Handbuch wurde mit großer Sorgfalt erstellt. Dennoch können wir Fehler nicht ausschließen. Mikrotron haftet nicht für die Folgen solcher Fehler. Dieses Handbuch unterliegt nicht dem Änderungs- dienst. In dem vorliegenden Dokument sind wichtige Hinweise und Warnungen mit entsprechenden Symbolen gekennzeichnet.
Produktbezeichnung: Kamera MC1303 Kamera MC1310 Kamera MC1311 Die bezeichneten Produkte entsprechen den Anforderungen, die in der Richtlinie des Rates zur Anglei- chung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die elektromagnetische Verträglichkeit (89/336/EWG) festgelegt sind. Zur Beurteilung der Erzeugnisse hinsichtlich elektromagnetischer Ver- träglichkeit wurden folgende Normen herangezogen:...
Einführung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 2 Einführung Die CMOS Hochgeschwindigkeitskamera MC13xx ist eine hochauflösende Kamera mit einer Auflö- sung von 1280 x 1024 Pixeln. Aufgrund der CMOS - Technik, der schnellen, digitalen Bilderfassung und – aufbereitung und nahezu freien Programmierbarkeit der Kamera ist sie für viele Anwendungen einsetzbar.
MC1302 100fps MC1303 100fps MC1310 500fps MC1311 500fps Tabelle 2.3-1 2.4 Gebrauchshinweise Das Gehäuse der Kamera darf nicht geöffnet werden. Das Berühren interner Komponenten kann diese beschädigen. Die Garantie der Kamera erlischt, wenn das Gehäuse von nicht autorisierten Personen geöffnet wird.
Hardware MC13xx Handbuch Rev. 1.15 3 Hardware 3.1 Camera Link® Schnittstelle Camera Link® ist eine eigens für Digitalkameras in Machine Vision Anwendungen definierte Schnitt- stelle. Eine "Full Camera Link®" Schnittstelle kann bis zu 64 Bit mit einer Datenrate von maximal 528 MByte/Sek.
Kamera MC13xx • C-Mount Objektiv • Bedienungsanleitung • Mikrotron-Support-CD • Bildverarbeitungssystem, z.B. PC mit Bildspeicherkarte und Software Die Bildspeicherkarte muß über eine Base oder Full Camera Link® Anbindung verfügen. Steckerbelegung: siehe Für die Inbetriebnahme der Kamera werden einige weitere Komponenten benötigt: •...
Werksseitige Einstellungen MC13xx Handbuch Rev. 1.15 5 Werksseitige Einstellungen Die MC13xx wurde werksseitig mit Standard-Parametern geladen und ist daher sofort funktionsfähig. 5.1 Seriennummer und Software-Version Zur Abfrage der Kameraversion ist die Seriennummer der Kamera und die Versionsnummer der Soft- ware in einem nichtflüchtigen Speicher hinterlegt und kann durch entsprechende Kommandos (siehe Kap.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 6 Programmierung Die MC13xx wird durch 15 FPGA Register, r1..rf , je 10 Bit, acht D/A Register, a1..a8, je 8-Bit, und zwei Taktregistern mit jeweils 3 Byte Breite programmiert. Die Gesamtheit aller o.g. Register wird Profil genannt. Es gibt 17 Speicherplätze für Profile: acht Be- nutzerprofile, acht Werksprofile sowie das PowerUpProfil, das den aktuellen Betriebszustand der Ka- mera enthält.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 6.1.1 Kommandoübersicht Syntax Wertebereich Antwort Beschreibung :a<n><xx> <n> = 1...8 Einstellung einer der 8 Analogspannungen für den <xx> = 0...ff Sensor :A<n> <n> = Zu- oder Abschaltung einer Kommandobestätigung „y“,“Y“,“n“,“ (ACK oder NAK) N“ :b<n> <n>...
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Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 Kommando: Ausgabe der Kameraeinstellung in hexadezimalen Zahlen (44 Byte) Ausgabe der Kameraeinstellung in ASCII-Zeichen Antwort auf ":w" (Ausgabe als hex Zeichen): 6d6448c66500650061e88c41898c0000 03f f03f f0000007f 0030000000000000 CR+LF 000000000000000000000000↵ Antwort auf ":W" (Ausgabe als ASCII Zeichen): ↓6d6448c66500650061e88c41898c0000↓...
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 6.3 Verarbeitung von Profilen Zur Vereinfachung der Kameraeinstellung können komplette Datensätze für die Register der Kamera (= Profile) geladen oder gespeichert werden. In der Kamera steht ein Kamera Profil, ein PowerUpProfil, acht Default-Einstellungen =Werksprofile) und acht Speicherplätze für Benutzerprofile zur Verfügung. Im Kamera Profil ist die aktuelle Einstellung der Kamera gespeichert.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 6.4 Videodatenbreite, Base/ Full Camera Link® Die MC13xx kann Videodaten mit 2 x 8-Bit oder 2 x 10-Bit über den „Base Camera Link®“ Anschluss, oder 8 x 8-Bit oder 10 x 8-Bit Daten (nur MC1310/11) über den „Full Camera Link®“ Anschluss aus- geben.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 6.5.2 Empfindlichkeit Die Empfindlichkeit gibt die Referenzspannung des A/D Wandlers in Stufen von 2,5V/256 an. Sie ist bei Standardanwendungen auf ca. 1V = 66h eingestellt. Bei zu dunklen Bildern kann die Empfindlich- keit durch Verringerung des Einstellwertes (bei gleichzeitiger Erhöhung des Rauschens) angehoben werden.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 6.6.2 Anzahl der Zeilen Das Register r3 bestimmt die Anzahl der Zeilen des auszugebenden Bildes. r3 = 0 bedeutet eine Zeile. Kommando: :r3<x > <x > ... Wertebereich 000h ...3ffh Antwort: keine Beispiel: :r3200 200h = 513 Zeilen werden dargestellt Die Summe der Werte von r1 und r3 muß...
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 6.7 Taktauswahl Die Kamera ist mit einem 2-kanaligen, programmierbaren Taktoszillator ausgestattet, dessen Frequenz die des Sensors (Sensortakt, F ) und die der digitalen Videoschnittstelle (Pixeltakt, F ) bestimmt. sens Dadurch kann das Produkt aus Bildgröße und Bildfrequenz immer optimal an eine vorgegebene Daten- rate der digitalen Videoschnitt-stelle angepasst werden.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 27,5 MHz/s * 2 Byte = 55,0 Mbyte/sec. Die Zeilenlänge ist zwischen 250 und 640 Pixel einstellbar. Kommando :s <x > <x > ... Wertebereich 0 ... f (hex) Bei der Auswahl der Geschwindigkeit ist die maxi- mal zulässige Datenrate der verwendeten Bildspei- cherkarte zu beachten.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 6.8.1.3 Asynchrone Belichtung Bei der asynchronen Belichtung startet ein externes Signal die Belichtung und unmittelbar nach Ende der Belichtungszeit wird das zugehörige Bild ausgegeben. Die Bildfolgefrequenz ergibt sich aus der Bildausgabezeit zuzüglich der Belichtungszeit. Die Zeit zwischen zwei Bildern kann beliebig lang sein. Die Belichtungszeit wird entweder durch einen internen Timer, oder durch die Pulsbreite des EXP - Signals (Camera Link™: CC1 Signal) bestimmt.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 6.8.2 Bildfrequenz bei synchroner Belichtung Die Bildfrequenz ist bei synchroner Belichtung direkt proportional der Anzahl der Zeilen. Die Zeit für eine Zeile ist dabei: • 136 = 1/F [Sek] sens ...Zeit/Zeile ... Sensortaktfrequenz sens = 1 / (Zeit/Zeile • Anzahl Zeilen+1) oder: Bildfrequenz / (136 •...
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 Sensortaktfrequenz. Zeit/Zeile (MHz) (µsec) bei 1/5.000 s bei 1/10.000 s 2,06 4,12 13,2 10,3 20,6 Tabelle 6.8-5 Typische Belichtungszeiten 6.8.5 Externe Synchronisation bei synchroner Belichtung MC13xx Kameras können auf ein externes Synchronisations Signal das am EXP/CC1 Eingang angelegt ist, synchronisiert werden.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 :r6[7..4] = 0xb 6.8.8 Asynchrone Belichtung mit Timer Diese Betriebsart wird im Register 6 eingestellt: :r6[7..4] = 0xf Die Belichtungszeit ist abhängig vom Inhalt von :r2[9..0]. Der interne Timer zählt so viele Zeilenzeiten wie im Register :r2[9..0] definiert sind. Belichtungszeit: * 136 •...
EEPROM gespeichert ist und bei jedem Einschalten oder durch ein Kommando neu geladen wird. Bei Bedarf kann diese Konfiguration über die serielle Schnittstelle des „Base Camera Link®“ An- schluss erneuert werden. Dafür kann Mikrotron Konfigurationsdateien (*.ibf, ca. 111kB) bereitstellen. Nach der Datenübertragung über die serielle Camera Link Schnittstelle ist die Konfiguration im inter- nen Flash-Speicher dauerhaft gespeichert und das FPGA neu konfiguriert.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 Auflösung jedoch halbiert. Um auch in X-Richtung das Seitenverhältnis der Bilder zu erhalten, muss horizontale Pixelsummierung zusätzlich eingeschaltet werden. Zur Aktivierung wird im Register 6 das Bit 2 gesetzt. Kommandobeispiel: :r6034 Antwort: keine 6.12 Digitale Abschattungskorrektur Für bestmögliche Bildqualität auch bei größtmöglicher Taktfrequenz und bei uneinheitlicher Beleuch- tung kann die Kamera Grauwerte entlang der Mittellinie des Bildes speichern und diese bei allen fol- genden Zeilen aller Bilder abziehen.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 Antwort: keine 6.14 Externer Takteingang Der interne Frequenzsynthesizer kann statt mit dem internen Quartz von 3,6864 MHz auch mit einem Taktsignal auf dem CC4 Signal versorgt werden. Damit können die MC13xx mit einem externen Takt synchronisiert werden.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 Antwort: keine 6.18 ImageBLITZ® Bildauslöser, nur MC1310/11 Der ImageBLITZ® Bildauslöser ist nur in den Kameraversionen MC1310/11, nicht in den Versionen MC1302/03 implementiert. ImageBLITZ® übernimmt die Funktion eines externen Signalgebers, z.B.: einer Lichtschranke, zum Auslösen eines Bildes. Wie eine Lichtschranke wird ImageBLITZ® bei schnellbewegten Objekten dazu benützt, diese immer an der gleichen Position im Bild festzuhalten.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 100h = 256 Bei eingeschaltetem Pixelbinning wird der Wert von rC intern verdoppelt, er darf dann also nicht größer als 1ffh/511 sein 6.18.2.2 Adresse des linken Randes des Triggerlinie Register r8 bestimmt die Pixelnummer des linken Randes der Triggerlinie. Der Wert ist die gewünschte Pixelnummer geteilt durch 10.
Programmierung MC13xx Handbuch Rev. 1.15 Die Anzahl der Striche kann bei eingeschalteter Triggerlinie gezählt und als Eingabewert für die Auslö- seschwelle (Register rB ) verwendet werden. 6.18.2.5 Auslösebedingung Das Register rB enthält die Auslösebedingung. Die Auslösebedingung bestimmt die Anzahl der Überschreitungen der Auslöseschwelle, die zur Auslö- sung führen sollen.
7 MC13xx Einstellprogramm Das Kameraeinstellprogramm muss auf einem Windows PC (Win9x, WinNT, Win2K, WinXP) mit dem beigefügten (oder unter www.mikrotron.de erhältlichen) Installationsprogramm installiert werden. Das Einstellprogramm stellt ein komfortable und intuitiv zu bedienende Oberfläche zu Einstellung der Kameraparameter zur Verfügung. Die Beschreibung der Einstellungen folgt den angeführten Kapiteln dieses Handbuchs.
MC13xx Einstellprogramm MC13xx Handbuch Rev. 1.15 7.2 ImageBLITZ® Konfiguration Col, Num Of Col., Row ( Position der TriggerLine ): r8, r9 and rC Threshold: Release Condition: Release Inhibit: Line Visible: rA Bit 8 ImageBLITZ Active: r7 Bit 0 Bright Object Triggers: rA Bit 9...
Mechanischer Aufbau MC13xx Handbuch Rev. 1.15 8 Mechanischer Aufbau 8.1 Gehäuse Das Gehäuse ist mit Abmessungen von 63 x 63 x 41 mm (ohne Objektiv) sehr kompakt aufgebaut. Zur Befestigung der Kamera sind an jeder Seite je zwei M4 Sacklöcher und ein Stativgewindeloch ange- bracht.
Mechanischer Aufbau MC13xx Handbuch Rev. 1.15 8.1.3 Maßzeichnung Rückansicht Camera Link full conf., Camera Link base conf., MDR26-Steckverbinder MDR26-Steckverbinder, bei allen MC13xx...
Mechanischer Aufbau MC13xx Handbuch Rev. 1.15 8.2 Optischer Aufbau 8.2.1 Verstellring Das C-Mount Objektiv wird in einen Verstellring eingeschraubt. Nach dem Lösen von 3 Schrauben an der Gehäusevorderseite kann der Verstellring verdreht werden. Damit kann das Auflagemaß um ± 1 mm justiert werden.
Technische Daten MC13xx Handbuch Rev. 1.15 9.4 Camera Link® Bit Zuweisungen 9.4.1 Base Camera Link® 2*8/10 - Bit Zuweisung Die folgende Tabelle zeigt die Zuweisung von zwei nebeneinanderliegenden Pixel, 8 oder 10-Bit breit, zu den Camera Link® Signalen. Alle unbenützten Bits sind auf logisch 0 gesetzt, der SPARE Ausgang ist logisch eins.
Technische Daten MC13xx Handbuch Rev. 1.15 9.4.2 Full Camera Link® 8*8-Bit Zuweisung Die folgende Tabelle zeigt die Zuweisung von acht nebeneinanderliegenden Pixel, 8-Bit breit, zu den Camera Link® Signalen. Alle unbenützten Bits sind auf logisch 0 gesetzt, der SPARE Ausgang ist lo- gisch eins.
Technische Daten MC13xx Handbuch Rev. 1.15 9.4.3 10*8-Bit Zuweisung Die folgende Tabelle zeigt die Zuweisung von zehn nebeneinanderliegenden Pixel, 8-Bit breit, zu den Camera Link® Signalen. Alle unbenützten Bits sind auf logisch 0 gesetzt, der SPARE Ausgang ist lo- gisch eins. Die Zuweisung ist kompatibel zu Baslers A504 Kamera. Plug 1, Camera Link®...
Technische Daten MC13xx Handbuch Rev. 1.15 9.5 Frequenztabelle Je nach gewählter Zeilenlänge und gewünschter Ausgabegeschwindigkeit am „Base Camera Link®“ Anschluß kann aus der Frequenztabelle ein optimales Verhältnis von Sensor- zu Pixeltakt mit einer einzigen Auswahlziffer selektiert werden. Die Pixelfrequenz hängt dabei nur von der Stufenwahl ab und nicht von der gewählten Zeilenlänge. Der Sensortakt hängt sowohl von der Stufenwahl als auch von der gewählten Zeilenlänge.
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Technische Daten MC13xx Handbuch Rev. 1.15 Zugehörige Codes für den Clock Synthesizer Zu jedem der Frequenzpaare gehört ein hexadezimaler Code der zur Programmierung des Sythesizers benützt wird. Dieser Code wird bei der Abfrage des aktuellen Camera Profils geliefert. Pixelcodes Sensorcodes für: Sensorcodes für: Sensorcodes für: Sensorcodes für:...
Technische Daten MC13xx Handbuch Rev. 1.15 9.5.2 Takt- und Bildfrequenzen für 8 x 8 Bit, Full Camera Link® Der Zusammenhang zwischen Sensor und Pixeltakt und der resultierenden Bildfrequenz bei 1280 x 1024 Auflösung und synchroner Belichtung ist in der folgenden Tabelle wiedergegeben. Takt Pixel Takt Pixeltakt Pro-...
Technische Daten MC13xx Handbuch Rev. 1.15 9.5.3 Takt- und Bildfrequenzen für 10 x 8 Bit, Full Camera Link® Der Pixel Takt ist geringfügig größer als der Sensortakt. (ca. 5%). Dazu wird das Kommando: Wahlfreie Einstellung von Sensor- und Pixeltaktfrequenz mit den untenstehenden Werten benützt. command :S <x >...
Technische Daten MC13xx Handbuch Rev. 1.15 9.7 Timing 9.7.1 Pixeltakt Tclk, 12..~200ns Pixeltakt FVAL LVAL Data tdh = 4.5 ±1 ns Die Videodaten und das Signal LVAL / DVAL und FVAL ändern sich 4,5 ns nach der steigenden Flanke des Pixeltakts. 9.7.2 Line Valid (LVAL / DVAL) LVAL DVAL...
Technische Daten MC13xx Handbuch Rev. 1.15 Die steigende Flanke von FVAL kennzeichnet diejenige Zeile die in Register r1 angegeben. Die Zeit tfdvh entspricht dem Wert von Register r3 multipliziert mit der Zeilenzeit. Die Zeit tfdvl entspricht einer Zeilenzeit. 9.7.4 Exposure Signal EXP, CC1 Eingang Das EXP Signal wird über das Camera Link™...
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Technische Daten MC13xx Handbuch Rev. 1.15 : Die Synchronisationsfrequenz ist kleiner als die für die MC13xx eingestellte Bildrate und größer sync als 30Hz.