Zum 5. Mal haben die FRAMOS GmbH und das Fachmagazin INSPECT ihre Umfrage „Kameras in der Professionellen Bildverarbeitung 2012“ durchgeführt. Die in den vergangenen Studien erkennbaren Unterschiede zwischen den Perspektiven der Hersteller und Nutzer haben sich dabei etwas verringert. Die diesjährige Fokussierung auf industrielle Applikationen ergab indes ein stimmiges Abbild, wie nahe sich die Aussagen der Hersteller und die Erwartungen der Nutzer inzwischen oft sind.
Autor: Dr.-Ing. Ronald Müller, Leiter Produktmarketing FRAMOS GmbH
Die vorliegende Analyse stützt sich auf die Antworten von 13 Kameraherstellern und 51 Kameranutzern, deren Kameras überwiegend in industriellen Anwendungen eingesetzt werden. Unter industriellen Anwendungen verstehen wir hierbei Anwendungen mit primär vollautomatischer Bilderfassung und/oder vollautomatischer Bildanalyse, wie z.B. Automatisierung in Produktion und Logistik, Qualitätssicherung, Messtechnik, Verkehrsüberwachung, etc.
Was die Verteilung über unterschiedliche Preiskategorien angeht, so positionieren zahlreiche Hersteller ihre Einstiegs-Modelle mit VGA Auflösung seit einiger Zeit unter 350 €. Obwohl 41% der Nutzer Kameras mit einer Auflösung von weniger als 1 Megapixel einsetzen, spielen Kameras in der Preisklasse zwischen 650 bis 1000 € mit 32% die größte Rolle, während Kameras mit einem Preis unter 350 € bei 20% liegen. Dies spricht dafür, dass die Mehrheit unserer Nutzer erhöhte Qualitäts-, Funktions-, und Serviceanforderungen an ihre Kameras und deren Produzenten stellen und dafür bereit sind, höhere Preise zu zahlen.
Dabei haben die Hersteller mit Fokus auf CCD-Sensoren, Sony und Truesense (ehem. Kodak), im industriellen Bereich unangefochten den größten Marktanteil. Aptina führt deutlich die Hersteller von CMOS-Sensoren an. In der industriellen Bildverarbeitung liegt die CCD-Sensortechnologie mit 69% deutlich vorne. Entsprechend der Erwartung der Kamera-Anwender wird dieser Anteil in den nächsten 2 Jahren jedoch um 16 Prozentpunkte schrumpfen. Es ist bekannt, dass Sony als auch Truesense bereits eine wachsende Modellreihe auf Basis der CMOS-Technologie herausgebracht bzw. angekündigt haben.
Wie viel Prozent Ihrer Kameras setzen Sie jeweils in folgenden Auflösungsbereichen ein – heute und in 2 Jahren?
Für Optik-Hersteller dürfte von besonderem Interesse sein, dass in Übereinstimmung mit der Verteilung der Sensorauflösungen 69% der eingesetzten Sensoren ein optisches Format von weniger als 1/2″ aufweisen. Lediglich 8% der Sensoren liegen über 2/3″. Auch bei den Objektiv-Fassungen zeichnet sich ein klares Bild ab. 63% der Kameras bieten einen C-Mount als Objektiv-Fassung. Die übrigen Kameras verteilen sich primär auf Kleinbildformat-Mounts (K-Mount, F-Mount, Canon-Mount, etc.) mit 18% und Mini-Objektive (Pinhole, M12, M14, etc.) mit 12%.
Heute sind verschiedene CCD und CMOS Sensoren mehrerer Hersteller in der Lage, bis zu 100 Bilder pro Sekunde (Abk.: fps) zu liefern. Bei den Bildraten sieht man, dass in 2 Jahren insbesondere der Bereich zwischen 100 und 200 Bildern pro Sekunde um ca. 5 % zulegen wird. Diese Einschätzung wird vermutlich gestützt durch die Ankündigung neuer Kameras mit neuen Sensoren, die diesen Geschwindigkeitsbereich adressieren.
Wie viel Prozent Ihrer Kameras betreiben Sie jeweils mit folgenden Bildraten – heute und in 2 Jahren?
Bei der Differenzierung zwischen Analog- und Digitalkameras ergibt sich, dass heute immernoch 34% der eingesetzten Kameras über einen Analogausgang verfügen. Ihr Anteil wird nach Einschätzung der Kameranutzer in den nächsten 2 Jahren jedoch um 16 Prozentpunkte auf 18% weiter sinken. Da Kameras mit digitalem Videoausgang im industriellen Bereich die Mehrheit stellen, sind die unterschiedlichen digitalen Standard-Schnittstellen von Interesse. Es ist zu erkennen, dass in unserem Teilnehmerkreis CameraLink einen besonderen Schwerpunkt darstellt, ebenso wie auch Gigabit Ethernet, Ethernet und Firewire IEEE1394a.. Mit Blick auf die Entwicklung in die nächsten 2 Jahre zeigt sich eine deutliche Verlagerung in Richtung CamerLinkHS, GigE und 10 GigE. Doch auch CoaXpress scheint hier für einige Nutzer eine interessante Alternative darzustellen.
Altbekannte und auch neue Sensorhersteller bringen Produkte mit immer höheren Bildraten bei immer höheren Auflösungen auf den Markt. Diese Sensoren verlangen Bandbreiten jenseits der 8 Gbit pro Sekunde. Nach Meinung der Kameranutzer ist mit 58% die Wahrscheinlichkeit am größten, dass sich Camera Link HS durchsetzt, vor 10Gbit Ethernet (31%) und CoaXpress (12%).
Wenn es darum geht, welche technischen Hürden noch überwunden werden müssten, um ein signifikantes Umsatzwachstum in der Professionellen Bildverarbeitung zu ermöglichen, lassen sich aus den frei formulierbaren Antworten der Befragten klare Tendenzen erkennen:
Wichtigste Aussagenund die Anzahl der Nennungen
Höhere Bildraten – 12
Niedrigere Kosten – 9
Höhere Auflösung – 8
Einfachere Programmierbarkeit von Smart-Kameras und PC Software – 5
Einfache Handhabung und Installation – 5
Bessere Bildqualität (höhere Empfindlichkeit, weniger Rauschen) – 5
Mehr Standardisierung – 4
Leistungsfähigere HW (zur Verarbeitung großer Datenmengen) – 3
Größere Bandbreiten zur Datenübertragung – 3
HDR – 3
Hierbei ist bemerkenswert, dass die Antworten „Höhere Bildraten“ und „Höhere Auflösung“ von mehreren Teilnehmern gleichzeitig genannt wurden. Hierzu passt auch der Wunsch nach „Größeren Bandbreiten zur Datenübertragung“, der drei Mal direkt angesprochen wurde. Zudem gehören u.a. einfache Programmierbarkeit, Handhabung und ein Mehr an Standardisierung zu den wiederholt spontan geäußerten Nutzerwünschen.
Wenden wir uns der Herstellerseite zu. Wir haben Produzenten von Kameras mit mehrheitlich industriellen Anwendungen gefragt, von welchen Herstellern sie Bildsensoren verwenden und ob sie diese jeweils „sehr häufig“, „häufig“, „durchschnittlich“ oder „selten“ einsetzen. Die Hersteller Sony und Aptina sind auch hier führend. Bemerkenswert ist, dass CMOSIS-Sensoren bereits zu gewichtigem Anteil „sehr häufig“ bzw. „häufig“ zum Einsatz kommen. Die Gewichtsverteilung zwischen CCD und CMOS Sensoren wird von den Kameraherstellern mit 75% zu 25% angegeben. Somit ist hier das Gewicht auf der CCD Technologie noch stärker ausgeprägt, als bei den Kameranutzern, die ein Verhältnis von 69% zu 31% angaben. Allerdings erwarten die Hersteller für die kommenden 2 Jahre auch ein stärkeres Wachstum der CMOS-Sensoren um 20 Prozentpunkte (16 Punkte bei Nutzern). Auch für die Hersteller spielt Farbe in den meisten Anwendungen mit automatisierter Bildaufnahme und -analyse eine untergeordnete Rolle. Sie gaben an, dass 74% der Kameras monochrom seien (84% bei Nutzern). 49% der Kameras haben heute weniger als 1 Megapixel. Im Gegensatz zu den Nutzern erwarten die Hersteller das größte Wachstum im Bereich über 10 Megapixel. Generell zeigt sich eine leichte Verlagerung der Anteile hin zu höheren Auflösungen über 1 Megapixel.
Wie viel Prozent Ihrer Kameras verkaufen Sie pro Auflösungsbereich – heute und in 2 Jahren?
Bei den Herstellern liegt ein starker Fokus auf den Sensoren mit weniger als 1 Megapixel. Passend dazu haben ein Drittel der Sensoren ein optisches Format von 1/3“ oder kleiner. Bemerkenswert ist der große Anteil von 35% des Bereichs zwischen 1/2″ und 2/3″. Noch deutlicher als bei den Kameranutzern geben die Hersteller ein Übergewicht von 76% auf C-Mount Objektivfassungen an. Die anderen Objektivfassungen spielen hier eine untergeordnete Rolle. Bei den Bildraten gehen die Hersteller davon aus, dass in 2 Jahren insbesondere der Bereich zwischen 100 und 200 Bildern pro Sekunde um ca. 3 % zulegen wird und der Bereich über 200 fps sogar um 4 %.
Wie viel Prozent Ihrer verkauften Kameras liefern jeweils folgende Bildraten – heute und in 2 Jahren?
Um die die Ausgangsseite der Kameras zu beleuchten, haben wir zunächst nach dem Anteil der Analog und Digitalkameras gefragt. 20 % der hergestellten Kameras bieten einen Analogausgang. Deren Anteil wird voraussichtlich in den nächsten 2 Jahren um 8 Prozentpunkte auf 12% schrumpfen. Bei der Frage nach der Häufigkeit der eingesetzten digitalen Kameraschnittstellen lassen die Ergebnisse erkennen, dass Firewire IEEE1394a, CameraLink, Ethernet und Gigabit Ethernet die eindeutigen Schwerpunkte darstellen. Mit Blick auf die Entwicklung in die nächsten 2 Jahre, zeigt sich eine deutliche Verlagerung in Richtung USB3, CamerLinkHS, GigE und 10 GigE. Doch auch hier ist CoaXpress hier für einige Hersteller eine mögliche Alternative.
Wie häufig werden Sie in 2 Jahren Kameras mit folgenden Schnittstellentypen verkaufen?
Vor diesem Hintergrund sind die Aussagen der Kameranutzer aufschlussreich, welche Schnittstelle sich in dem Bandbreiten-Bereich über 8 Gbit durchsetzen wird. Mit 68% ist 10Gbit Ethernet der eindeutige Spitzenreiter vor Thunderbolt (19%) und CoaXpress mit immerhin 10%. Da Camera Link HS bisher von nur sehr wenigen großen Kameraherstellern forciert wurde, sehen die teilnehmenden Kamerahersteller in unserer Umfrage vermutlich keinerlei Verwendung für diese Datenschnittstelle.
Welche der folgenden Schnittstellen wird sich Ihrer Meinung nach für Bandbreiten >8 GBit/s am ehesten durchsetzen?
Die Entwicklung von PC-seitiger Software (z.B. SDK, Viewer-Anwendungen und Konfiguratoren) sowie Probleme mit der Daten-Schnittstelle der Kameras scheinen für den einen oder anderen Kamera-Hersteller übrigens ein größeres Problem darzustellen. Diese Aussagen decken sich mit dem Erfolg verschiedener Firmen, die sich ausschließlich auf die Entwicklung von Kamera-Schnittstellen und zugehöriger PC-Software spezialisiert haben. Des Weiteren ist zu erwarten, dass zahlreiche Sensor-Hersteller neue Konzepte für CCD und CMOS-Sensoren auf den Markt bringen werden, um dem Ruf nach größerer Sensitivität, Global-Shutter Funktion und möglicherweise auch niedrigeren Stückkosten zu entsprechen.
Die wichtigsten gewerteten Auszüge aus den Ergebnissen werden sowohl in Ausgabe 6/2012 in der Fachzeitschrift INSPECT am 25. Oktober veröffentlicht, als auch am 08. November um 9.15 Uhr im Rahmen der Vision Days auf der Vision in Stuttgart präsentiert und diskutiert. Download Artikel (pdf) Veröffentlichung: Inspect (pdf)
