Häufig gestellte Fragen

Was ist ein CIS?

Ein CIS ist eine kompakte Zeilenkamera zum direkten Anbau an die zu inspizierende Vorlage wie aus dem Faxgerät oder dem Dokumentenscanner bekannt. Er besteht in der Regel aus Lesezeile, Optik und Lichtquelle.

Wie unterscheidet sich ein CIS von einer Zeilenkamera?

Die Zeilenkamera hat einen kleinen Sensor (typisch 10 - 50 mm Länge) mit kleinen Pixeln (5-20 µm) und eine verkleinernde Optik.
Der Sensor eines CIS ist so breit wie die Vorlage (bis zu 3 m) , die Optik bildet 1:1 ab.

Was sind die Vorteile eines CIS gegenüber einer Zeilenkamera?

- Einfache Montage, kein großer Abstand erforderlich
- Einfache Justage
- Konstanter Blickwinkel über die gesamte Lesebreite
- Keine Objektivverzerrung
- Deutlich schärfere Abbildung

Was sind die Vorteile der Zeilenkamera gegenüber dem CIS?

- bessere Tiefenschärfe
- geringeres Gewicht

Warum kann ich einen industriellen CIS nicht zum Preis eines Scanners kaufen?

- höhere Qualität (Bilder)
- höhere Zeilenrate durch aufwendigere Elektronik (Bilder)
- großer Leseabstand (10 mm statt 0.3 mm) durch aufwendigere Linsen
- Robuste Ausführung (Massives Metallgehäuse)

Wie steuere ich die Belichtung eines CIS?

Mit der eingebauten oder mitgelieferten Lichtquelle, wahlweise über Camera Link oder einen CIS internen Timer.

Durch die gegenüber einer Zeilenkamera schärferen Abbildung beim CIS kann es zu Interferenzen bei der Inspektion periodischer Muster kommen. Was kann ich dagegen tun?

Die Option "Mehrfachblitzen" unterdrückt Interferenzen weitestgehend

Wie groß kann der Abstand zwischen Objekt und Sensor (= Arbeitsabstand) sein?

Beim industriellen CIS III kann der Arbeitsabstand derzeit max. 17 mm betragen.
Beim CIS 25 dpi sind bis zu 75 mm möglich.

Wie groß ist die Tiefenschärfe eines CIS

Je nach Anforderung, Brennweite und Lichtwellenlänge typisch 1-2 mm.

Welche Ortsauflösung bietet ein CIS?

TiVi bietet CIS von 25 dpi (Pixelraster 1.016 mm) bis zu 1200 dpi (Pixelraster 21.15 µm) an.

Welche Ortsauflösung benötige ich für meine Applikation?

Diese Frage ist nicht eindeutig zu beantworten, weil es auch sehr stark auf die verwendeten Algorithmen ankommt. Generell lässt sich aber sagen, dass das kleinste zu erkennende Objekt mindestens 2-5 Pixel groß sein muss.
Typische Interpolationsaufgaben wie Schwerpunktsbestimmung etc. können aber sehr viel feiner als der Pixelraster durchgeführt werden.

Welche Zeilenrate benötige ich in meiner Anwendung?

Für die meisten Anwendungen empfehlen sich quadratische Pixel. Die Zeilenrate ist dann die Transportgeschwindigkeit dividiert durch die Pixelgröße
Beispiel: Ein 200 dpi Sensor hat eine Pixelgröße von 127 µm. Bei einem Vorschub von 1m/sec ist die erforderliche Zeilenrate:
1m/sec / 0.000127 m = 8000 Hz = 8 kHz
Der Sensor sollte mit 8 kHz Zeilenrate betrieben werden.

Welche Beleuchtung ist für mein Problem optimal?

Für flache Strukturen (Druck) reicht eine einseitiges Auflicht aus.
Für räumliche Strukturen (geknitterte Materialien) ist zweiseitiges Auflicht (in Laufrichtung vor und hinter dem Sensor) erforderlich.
Für durchsichtige bedruckte Materialien ist oft Durchlicht sinnvoll.
Für spezielle Anforderungen (z. B. Sicherheitspapiere) ist oft die Kombination von Auf- und Durchlicht erforderlich. Vom CIS wird der gemultiplexte Betrieb mit 2 Lichtquellen unterstützt.

Welche Beleuchtungsfarbe ist für mein Problem optimal?

Für einfache Schwarz/Weiß-Problem ist rotes Licht meist die beste Lösung.

Wie verhalten sich PRNU = Schwankung der Pixelwerte bei gleichmäßiger Ausleuchtung von CIS und Zeilenkamera?

Unter idealen Bedingungen (Ulbrichtkugel) zeigt eine Zeilenkamera eine PRNU von typisch 10%.
Unter realen Bedingungen sinkt die Amplitude am Rand des Bildfelds typisch bis auf die Hälfte ab, bedingt durch das Objektiv und das Lambert'sche Gesetz.
Die PRNU des CIS liegt typisch bei etwa 30%, kann aber mit der internen Korrektur auf 1-2 % reduziert werden.

Welche Bitanzahl ist bei CIS möglich?

Der industrielle CIS arbeitet intern mit 10 Bit Auflösung, nach der Korrektur werden noch 8 Bit ausgegeben.
In Scannern werden CIS-Elemente mit Auflösungen zwischen 12 und 16 Bit betrieben.

Wie scharf bildet ein CIS im Vergleich zur Zeilenkamera ab?

Die Abbildungsschärfe der Zeilenkamera ist meist durch das Objektiv begrenzt, die Blende muss man bei hohen Zeilenraten fast ganz öffnen. Der Schwarz/Weiß Übergang beträgt typisch 3-5 Pixel

Beim CIS beträgt der Übergang typisch 1-2 Pixel.

Wie ist die spektrale Empfindlichkeit eines CIS?

Die Pixel eines CIS sind genau wie bei einer CCD oder CMOS Kamera in Silizium ausgeführt und zeigen das typische Verhalten mit dem Empfindlichkeitsmaximum im nahen Infrarot.

Wie ist der Bau eines lückenlosen Sensor möglich?

Die Elemente eines CIS sind aneinandergereihte Chips. An den Stoßstellen tritt entweder keine Störung auf (25 bis 200 dpi) oder aber der CIS führt bereits eine Interpolation durch (600 und 1200 dpi)
Die auftretende Verzeichnung ist insgesamt geringer als die Verzeichnung eines Objektivs und einfacher zu korrigieren (linearer Zusammenhang, kein Polynom erforderlich).

Was muss man beim Einbau eines CIS beachten?

Der CIS ist wesentlich näher am Prüfling als eine Zeilenkamera. Daher sollte
- eine Schutzvorrichtung verhindern, dass sich Prüflinge aufstauen oder kippen und den Sensor beschädigen
- Vorkehrungen gegen ESD getroffen werden, vor allem bei Glas und schnell laufenden Kunststoffgeweben sowie bei allen anderen Materialien, die sich statisch aufladen
- CIS mit interner Lichtquelle fallen - wie alle LED-Beleuchtungen - unter die Laserschutzverordnung, typisch Schutzklasse III A. Die entsprechenden Vorschriften sind einzuhalten.