Hochbandbreites TDI-Bildverarbeitungssystem für industrielle Inspektion

Hochdurchsatz-Inspektionssysteme in der Halbleiter-, Batterie- und Elektronikfertigung erfordern Bildaufnahme und -verarbeitung bei zunehmend hohen Datenraten. Time Delay Integration (TDI)-Zeilenkameras sind in solchen Umgebungen weit verbreitet, jedoch bleiben Systemkomplexität und Datenverarbeitung zentrale Herausforderungen. Vor diesem Hintergrund hat Basler ein CoaXPress-over-Fiber-kompatibles TDI-Bildverarbeitungssystem vorgestellt, das Kameras, Framegrabber und Vorverarbeitungssoftware in einer einheitlichen Architektur kombiniert.

Umgang mit hohen Datenraten in der Bildverarbeitung
Das System basiert auf einer CoaXPress-over-Fiber-Schnittstelle mit einer Bandbreite von bis zu 200 Gbit/s, realisiert durch zwei 100-Gbit/s-Kanäle. Diese Datenrate unterstützt hochauflösende und hochgeschwindige Inspektionsaufgaben wie Waferinspektion, Flachbildschirmprüfung, Leiterplatteninspektion und Batteriezellenanalyse.

Durch die Nutzung von Glasfaserübertragung werden Einschränkungen durch elektromagnetische Störungen vermieden, und große Übertragungsdistanzen ohne Signalverlust sind möglich. Optische Transceiver und Kabel entsprechen dem QSFP28-Standard und sind damit kompatibel mit etablierten Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikationsprotokollen in industrieller Bildverarbeitung und Rechenzentrumsumgebungen.

TDI-Bildarchitektur und Hardwarekonfiguration
Die Lösung umfasst die Basler Racer 2 XL TDI-Zeilenkamera mit 256 TDI-Stufen, einer maximalen Zeilenrate von 500 kHz und einer Auflösung von 16K Pixeln. Sie integriert den GLT5016BSI CMOS-Zeilensensor von Gpixel, der für hohe Empfindlichkeit und hohen Datendurchsatz ausgelegt ist.

Das Thermomanagement erfolgt über zwei Varianten: passive Kühlung mittels Kühlkörper und aktive Kühlung durch ein luftbasiertes System. Dadurch lässt sich das System an unterschiedliche Betriebsumgebungen und thermische Belastungen anpassen, wie sie in kontinuierlichen Inspektionslinien auftreten.

Auf der Erfassungsseite verfügt der imaFlex 2 Dual 100 Framegrabber über zwei QSFP28-Ports, die jeweils Datenraten von bis zu 100 Gbit/s unterstützen. Dies ermöglicht flexible Systemkonfigurationen, etwa den gleichzeitigen Anschluss von zwei Kameras oder die Integration zusätzlicher Verarbeitungseinheiten je nach Inspektionsanforderung.

Reduzierung des Datenvolumens durch Vorverarbeitung
Ein zentrales Merkmal des Systems ist die Nutzung von VisualApplets zur Bildvorverarbeitung direkt auf dem Framegrabber. Durch Operationen wie Filterung, Extraktion von Regionen von Interesse und Datenreduktion bereits bei der Erfassung wird das zu übertragende und weiterzuverarbeitende Datenvolumen verringert.

Dieser Ansatz kann den Bedarf an GPU- und CPU-Ressourcen um etwa 20 bis 50 Prozent reduzieren, gleichzeitig die Verarbeitungslatenz senken und die Systemstabilität verbessern. Geringere Datenraten tragen zudem zu kürzeren Entwicklungszeiten und einer vereinfachten Systemintegration innerhalb einer digitalen Lieferkette bei.

Flexible Integration in Inspektionsprozesse
Das System ist als vollständiges Bildverarbeitungssystem ausgelegt und kombiniert Kameras, Framegrabber, Software, optische Komponenten und Kühllösungen mit durchgängiger Kompatibilität. Dies reduziert den Integrationsaufwand und ermöglicht eine Anpassung der Systemkonfiguration an spezifische Prüfanforderungen.

Zusätzlich werden Dienstleistungen zur Auswahl von Objektiven, zur Auslegung der Beleuchtung sowie zur Systementwicklung angeboten. Dadurch lässt sich das System in verschiedenen industriellen Inspektionsanwendungen einsetzen, bei denen hohe Bildraten, hohe Auflösung und effiziente Datenverarbeitung entscheidend sind.

Bearbeitet von Aishwarya Mambet, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

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