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Einfache automatische Nummernschilderkennung (ANPR) mit Ushio

Als langjähriger Hersteller von LEDs ist Ushio Epitex einer der führenden Anbieter optischer Komponenten für automatische Kennzeichenlesesysteme (ANPR). Die Integration von Kamera, Nah-Infrarot-LEDs (NIR) und einer sorgfältig gepflegten Datenbank hat bis dahin ungeahnte Vorteile gebracht. Die automatische Nummernschilderkennung wird heute beispielsweise bei der elektronischen Mauterhebung, bei der Parkplatzverwaltung oder bei der Strafverfolgung eingesetzt.

Ein ANPR ist im Wesentlichen eine Kamera, die mit einer Computerdatenbank verbunden ist. Die hochauflösende Infrarotkamera dient dazu, ein möglichst scharfes Bild des Autokennzeichens aufzunehmen. Anstatt sich dabei auf sichtbares Licht zu verlassen oder die Lichtquelle für Tag und Nacht anpassen zu müssen, sorgen NIR-LEDs jederzeit für eine ausreichende Ausleuchtung, damit die Kamera optimal funktioniert. Das Bild wird dann mit Hilfe einer Computersoftware zur optischen Zeichenerkennung (Optical Character Recognition, OCR) analysiert. Das OCR-Programm wandelt das Bild anschließend in maschinell auswertbaren Text um. Dieser Text wird dann in die Datenbank eingegeben, um zu sehen, ob er einen „Treffer“ ergibt. Ein „Treffer“ ist eine Übereinstimmung zwischen den erfassten Daten und einem bestehenden Eintrag in der Datenbank. Was nach der Identifizierung eines „Treffers“ geschieht, hängt ganz von der Anwendung ab.

Mögliche Aktionen, die durch eine positive Übereinstimmung ausgelöst werden könnten, wären beispielsweise die Öffnung eines Tors, durch das ein Lieferwagen in ein gesichertes Postdepot einfahren kann, die Benachrichtigung umliegender Polizeidienststellen, wenn dem Halter des Treffer-Fahrzeugs ein Fahrverbot erteilt wurde, oder das Öffnen einer Parkplatzschranke, wenn die Datenbank bestätigt, dass die Parkgebühr für das Fahrzeug bezahlt wurde. Über die oben genannten traditionellen Anwendungen hinaus wird die Technologie immer häufiger auch in intelligente städtische Verkehrsleitsysteme integriert. Dies ebnet den Weg für verbesserte Geschwindigkeits- und Fahrzeitanalysen sowie für detaillierte Umweltuntersuchungen.

Die Vorteile der automatischen Nummernschilderkennung mit Infrarotlicht

Die Vorteile der automatischen Nummernschilderkennung

Wo kommen die Epitex NIR-LEDs von Ushio bei der automatischen Nummernschilderkennung ins Spiel?

Der NIR-Anteil des elektromagnetischen Spektrums umfasst Wellenlängen von 700 bis 1.000 Nanometer (nm). Dies ist der Bereich der Infrarotstrahlung, der dem sichtbaren Licht am nächsten ist und gerade jenseits der Wahrnehmungsgrenze des menschlichen Auges beginnt. Die NIR-LEDs von Ushio dienen dazu, das Objekt für eine hochauflösende Infrarotkamera kurz auszuleuchten, ähnlich wie der Blitz einer herkömmlichen Kamera.

Da das ANPR schnell und effizient reagieren muss, um ein Bild eines sich bewegenden Objekts, wie z. B. eines mit 100 km/h fahrenden Autos, zu erfassen, leuchtet eine auf Pulsbetrieb eingestellte LED das Zielfahrzeug aus, indem sie stroboskopartige Lichtblitze emittiert. Bei Straßenkamerasystemen sorgt eine gepulste LED mit engem Wellenlängenbereich in Kombination mit einer kurzen Belichtungszeit für die erforderliche Bildschärfe, damit die OCR-Software das Bild verarbeiten kann. LEDs im Pulsbetrieb erzielen eine bessere Ausleuchtung, da der Bediener einen höheren Strom an die LED abgeben kann. Durch die Möglichkeit, den Vorwärtsstrom zu regulieren, kann der Bediener die Pulsdauer genau steuern und so die ideale Leistung und Ausleuchtungsdauer für sein spezielles Infrarotkameramodell erzielen.

Das resultierende Infrarotbild wird nun von der OCR-Software des Computers für den Abgleich mit den relevanten Datenbanken umgewandelt. Gleichzeitig mit dem Infrarotbild wird auch eine „normale“ Aufnahme im sichtbaren Bereich erstellt, falls ein Foto benötigt wird, um die Identität des Fahrzeugs gegenüber einem Mensch anstelle einer Maschine nachzuweisen.

NIR-Emitter mit geringerer Leistung, wie beispielsweise die vergossenen LEDs, eignen sich ideal für kleinere Geräte; im Allgemeinen gilt jedoch für Infrarotaufnahmen, dass sich mit Hochleistungs-LEDs auf größere Entfernungen ein deutlicheres Bild erzielen lässt. Die Schärfe des Bildes wird auch durch die optische Linse beeinflusst, die für den Chip gewählt wird. Abhängig von der Fokussierung des Lichts durch die Linse lässt sich so ein intensiveres Bild erzielen oder ein größerer Bereich ausleuchten.

Ushio manufactures near infrared (NIR) LEDs for automatic number plate recognition (ANPR) cameras

Welche Ushio-LEDs werden für die automatische Nummernschilderkennung eingesetzt?

Als wichtigste NIR-Komponente empfiehlt Ushio in erster Linie vier verschiedene Typen oder Bauformen von Epitex-LEDs: vergossen, EDC, EDCF und SMBB (in den drei Varianten Standard, D und DS). Die am häufigsten nachgefragte NIR-Wellenlänge für ANPR-Anwendungen ist 850 nm, allerdings ist auch 940 nm sehr beliebt. Die SMBB-DS-Serie bietet die leistungsstärksten IR-LEDs, die derzeit auf dem Markt erhältlich sind. Ushio arbeitet gerne mit den Kunden zusammen, um herauszufinden, welche LED am besten zu ihren Geräten passt. Bei einer so großen Auswahl an Optionen ist es uns auch möglich, ein Design speziell auf Ihre Bedürfnisse abzustimmen:

850-nm-Epitex-LEDs von Ushio in Massenfertigung bzw. in Entwicklung (i. E.)

Mehr ist besser: Mit Hochleistungs-LEDs bekommen Sie Qualität und Quantität

Die Epitex SMBB-850-Serie von Ushio: 3 Varianten, 4 Linsen und bis zu 3.700 mW optische Ausgangsleistung

Nachdem die bevorzugte NIR-Wellenlänge für die automatische Nummernschilderkennung oder die elektronische Mauterhebung festgelegt wurde, wählt man im nächsten Schritt die ideale Leistung und Spektralbreite. Die erforderlichen Spezifikationen können abhängig von verschiedenen Faktoren, wie etwa der vorgesehenen Einsatzumgebung, der Entfernung vom Ziel, der gewünschten seitlichen Breite und der gewünschten Detailgenauigkeit des endgültigen Bildes, erheblich variieren. Alle LED-Packagetypen sind mit einer Vielzahl verschiedener Optionen erhältlich, vielleicht zu viele, um sie alle in einem Artikel aufzulisten, daher werden wir uns auf die bevorzugten LED-Serien unserer ANPR-Kunden konzentrieren.

Die SMBB-Familie ist dank ihrer am Markt einzigartigen Vielseitigkeit das Flaggschiff der Epitex-LEDs von Ushio. Diese rekordbrechenden LEDs im 5×5-mm-Package mit integriertem Kupferkühlkörper sind als Single- oder Multi-Chip-LEDs erhältlich.

Dies bedeutet, dass den Anwendern ein einzelner 1 mm x 1 mm großer Hochleistungs-Chip zur Verfügung steht; sollte Ihr ANPR-Gerät noch mehr Leistung benötigen, kann das Multi-Chip-SMBB-Package mit bis zu drei Chips bestückt werden, um die Leistung zu verdreifachen.

Unsere beliebtesten LEDs für die automatische Nummernschilderkennung stammen aus der SMBB-850-Serie. Mit drei verschiedenen Varianten – Standardleistung, Hochleistung (D-Serie) und Super-Hochleistung (DS-Serie) – stellt Ushio Ihnen das gesamte technische Know-how zur Verfügung, damit Sie Ihre beste Option auswählen können.

Vergleichstabelle zu Epitex SMBB-850 Nah-Infrarot-LEDs von Ushio

Die LEDs der SMBB850DS-Serie bieten eine Gesamtpulsleistung von 3700 mW, wobei die Intensität der emittierten Strahlung von der gewählten Linse abhängig bleibt. Bei einer flachen oder einer 05er Linse ist der Abstrahlwinkel breiter, so dass die emittierte Strahlung weniger fokussiert und weniger intensiv ist. Im Fall der SMBB850DS-1100 liefern die Flachlinsen und die 05er Linsen eine Strahlungsintensität von 1.200 mW/sr (Milliwatt pro Steradiant) bzw. 5300 mW/sr. Für Anwendungen, die eine hoch fokussierte, hoch intensive Strahlung erfordern, verengen die Linsentypen 02 und 03 den Strahlengang und bündeln die intensivierte Strahlung in einem engeren Abstrahlwinkel. Insbesondere der Linsentyp 02 bietet eine sehr hohe Intensität, da das Licht in einem Winkel von ±10° gebündelt wird, um die Strahlungsintensität auf bis zu 16000 mW/sr zu steigern.

Ein weiterer Faktor, den es zu berücksichtigen gilt, ist die Entfernung der ANPR-Kamera vom Ziel. Wählt man eine engstrahlende Linse, wie z. B. den Linsentyp 02, so kann das intensivierte Licht eine größere Entfernung zurücklegen. Die Lichtintensität nimmt ab, je weiter sich das Licht ausbreitet, und auch der Ausleuchtungsbereich dehnt sich kegelförmig aus. Die Wahl einer LED mit höherer Leistung trägt wesentlich dazu bei, den Einfluss der Entfernung zu verringern, indem von vornherein eine größere Anzahl von Photonen emittiert wird. Ushio kann Ihnen bei der Auswahl der effizientesten LED für Ihr ANPR behilflich sein, sobald Sie Ihre bevorzugte Entfernung und den gewünschten Ausleuchtungsdurchmesser gewählt haben. Nachstehend finden Sie einige Beispiele dafür, wie sich unterschiedliche Ausgangsleistungen auf die Ergebnisse auswirken können, die Sie mit derselben 02-Linse erhalten. Wie das letzte Beispiel in der Tabelle zeigt, sind unsere LEDs zudem so konzipiert, dass sie mit externen Linsen Ihrer Wahl kompatibel sind.

Ausleuchtung mit großer Reichweite – AKL-LEDs der SMBB-850-Serie im Vergleich

EDC: Die perfekte Lösung für wenig Platz

Die LEDs der SMBB-Familie sind zwar nach wie vor äußerst beliebt, aber manchmal wünschen sich die Kunden von Ushio auch ein Single-Chip-Package mit kleinerem Platzbedarf. Natürlich wollte Ushio keine Kompromisse bei den leistungsstarken LEDs seiner SMBB-Klasse eingehen, also wurde die EDC-Familie entwickelt. Die EDC-LEDs decken das gleiche Spektrum ab wie die SMBB-Packages, bieten allerdings mit einer Grundfläche von gerade einmal 3,5 mm x 3,5 mm größten Nutzen auf engstem Raum.

Das Gehäuse einer EDC-LED verfügt über einen Keramiksockel, der als idealer Kühlkörper dient und die Diode bestens von der übrigen Schaltung isoliert. Die LEDs der EDC-Familie sind mit einem einzigen 1 mm x 1 mm großen Chip bestückt, so dass sie in den gleichen Anwendungen wie Single-Chip-SMBBs eingesetzt werden können. Der Hauptunterschied besteht jedoch in der kleineren Grundfläche, die zusätzlichen Platz für weitere LED-Packages oder andere Bauteile mit größerem Platzbedarf bietet.

Die LEDs der EDC-Familie sind je nach Anwendung mit zwei verschiedenen Linsentypen erhältlich, entweder mit einer Flachlinse oder mit einer S5-Linse. Wie zu erwarten, bietet die Flachlinse einen weiten Abstrahlwinkel von ±66°. Dieser Winkel gewährleistet eine breite Streuung des von einer LED wie z. B. der EDC850DS-1100 abgestrahlten gepulsten Lichts, wobei dennoch eine Strahlungsintensität von 1.200 mW/sr bei einer Gesamtstrahlungsleistung von 3700 mW erreicht wird.

Die Linse vom Typ S5 ist eine Besonderheit der EDC-Familie und hat einen engeren Abstrahlwinkel von ±39°. Bei Integration in das EDC850DS-1100-05-Package bündelt die S5-Linse das Licht in einen engeren Strahl, wodurch die gepulste Strahlungsintensität auf beeindruckende 5.500 mW/sr gesteigert wird. Die EDC- und EDCF-Packages bieten zwar die gleiche leistungsstarke Infrarot-Ausleuchtung wie die SMBB-Familie, aber die eingesparten Millimeter Platz können entscheidend zu niedrigeren Produktionskosten und einem kleineren, schlankeren ANPR-Gerät beitragen.

Die Spitze des SSL-Eisbergs

Dank Ushios umfangreicher Fachkompetenz eröffnen sich zahllose Möglichkeiten für die anwendungsspezifische Anpassung der Aufbau- und Verbindungstechnik hinsichtlich Chipentwurf, Epitaxie, Bauelementeprozess, Optikdesign, Wärmemanagement sowie der elektrischer und mechanischer Auslegung. Weit über die Festkörperbeleuchtung hinaus verfügt Ushio über mehr als ein halbes Jahrhundert Erfahrung in der Fertigung und kundenspezifischen Anpassung lichttechnischer Komponenten und Systeme. Mit diesem konkurrenzlosen Wissen und der Bereitschaft, gemeinsam mit den Kunden nach der geeignetsten, maßgeschneiderten Lösung für deren Bedürfnisse und Anforderungen zu suchen, hat sich Ushio als zuverlässiger Partner von Unternehmen und Kunden auf der ganzen Welt etabliert.

Wenden Sie sich noch heute an Ushio, um Hilfe und Unterstützung rund um ihre LED- und Laserdioden-Anwendungen zu erhalten

Mit Ihren Anfragen zum Verkauf der Epitex-LEDs für die automatische Nummernschilderkennung in der EMEA-Region wenden Sie sich bitte an Ushios SSL-Vertriebsleiter Ardan Füßmann, entweder über unsere Kontaktseite. Wenn Sie sich eingehend über unser LED-Sortiment informieren möchten, bevor Sie sich direkt an Ushio wenden, können Sie die Datenblätter zu allen Ushio Epitex-LEDs unter ushio.eu/de/product-category/produkte/leds-de/ abrufen. Sobald Sie bereit sind, steht Herr Füßmann jederzeit zur Verfügung, um alle Ihre SSL-Bedürfnisse mit Ihnen zu besprechen, und führt Sie gerne durch unser gesamtes LED– und Laserdioden-Portfolio.

Weitere Informationen zu Ushios jüngsten Erfolgen im Bereich Festkörperbeleuchtung (SSL)

Release of high-power red laser diode for laser projectors – achieved World’s highest pulse optical output power of 3.5 W (Januar 2019, aktuell nur auf Englisch verfügbar)

Ushio präsentiert die leistungsfähigste Breitband-LED-Serie der Welt (Juni 2019)

Ushio weitet die Epitex SMBB LED-Familie auf 1100 nm und 1150 nm aus (Juni 2019)

Rote 659nm-Laserdiode für Biomedizinanwendungen bricht Leistungsrekord (Oktober 2019)

Ushio präsentiert leistungsstarke 660nm-Single-Mode-Rotlichtlaserdiode (Januar 2020)

SWIR-LEDs der Epitex D-Serie: Hohe Leistung, maximale Effizienz (Juli 2020)

Ushio präsentiert neue 670-nm-Single-Mode-Rotlicht-Laserdioden (Juli 2020)

Epitex SMBB- und EDC-LEDs: Einzigartige Vielseitigkeit auf engstem Raum (September 2020)

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