2026-08-09
কিছু মেশিন ভিশন ইঞ্জিনিয়ার প্রায়শই মনে করেন যে ইউএসবি ইন্টারফেসযুক্ত শিল্প ক্যামেরা ফ্রেম লস সৃষ্টি করে। সাধারণভাবে বলতে গেলে, শিল্প ক্যামেরার ফ্রেম লস শিল্প ক্যামেরার ব্যবহৃত ট্রান্সমিশন ইন্টারফেসের সাথে সম্পর্কিত নয়, এটি ইউএসবি, 1394, GigE, বা CameraLink যাই হোক না কেন। দুর্বলভাবে ডিজাইন করা ড্রাইভার বা শিল্প ক্যামেরার হার্ডওয়্যার ফ্রেম লসের আসল কারণ: দুর্বলভাবে ডিজাইন করা শিল্প ক্যামেরা ফ্রেম লসের সম্মুখীন হওয়ার কারণ হল ডেটা চ্যানেল ব্লক হয়ে যাওয়া এবং সময়মতো প্রক্রিয়া করা না যাওয়া। অতএব, যখন একটি নতুন ছবি আসে, তখন আগেরটি বাতিল করা হতে পারে, অথবা নতুন ছবিটি বাতিল করা হতে পারে। এই সমস্যা সমাধানের জন্য, ডিজাইনারদের ড্রাইভার এবং শিল্প ক্যামেরার হার্ডওয়্যারের মধ্যে ডেটা ট্রান্সমিশনের প্রতিটি লিঙ্কের জন্য সুনির্দিষ্ট নকশা করতে হবে।
মেশিন ভিশন ইন্সপেকশন প্রযুক্তিতে, শিল্প ক্যামেরার ইনপুট এবং আউটপুট ইন্টারফেসগুলির মধ্যে রয়েছে Camera Link, IEEE 1394, USB2.0, Ethernet, এবং USB3.0;
প্রথম ধাপ হল সঠিক লেন্স নির্বাচন করা। লেন্স নির্বাচন নিম্নলিখিত নীতিগুলি অনুসরণ করা উচিত:
CCD ক্যামেরা নির্বাচন করার সময়, নিম্নলিখিত বিষয়গুলি বিবেচনা করা উচিত:
একই সময়ে, CCD নির্বাচন করার সময়, 1 ইঞ্চি = 16 মিমি এর পরিবর্তে 25.4 মিমি এর দিকে মনোযোগ দিতে হবে।
1. ইমেজিং প্রক্রিয়া
CCD এবং CMOS ইমেজ সেন্সরের ফটোইলেকট্রিক রূপান্তরের নীতি একই। তাদের মধ্যে প্রধান পার্থক্য হল সিগন্যাল রিডআউট প্রক্রিয়ার ভিন্নতা। যেহেতু CCD-তে ইউনিফাইড রিডআউটের জন্য শুধুমাত্র একটি (বা কয়েকটি) আউটপুট নোড থাকে, তাই এর সিগন্যাল আউটপুটের সামঞ্জস্য খুব ভাল। CMOS চিপে, প্রতিটি পিক্সেলের নিজস্ব সিগন্যাল অ্যামপ্লিফায়ার থাকে, যা চার্জ-টু-ভোল্টেজ রূপান্তর করে এবং এর সিগন্যাল আউটপুটের সামঞ্জস্য দুর্বল। তবে, পুরো ইমেজ সিগন্যাল রিডআউট করার জন্য, CCD-এর আউটপুট অ্যামপ্লিফায়ারের জন্য একটি বিস্তৃত সিগন্যাল ব্যান্ডউইথ প্রয়োজন। একটি CMOS চিপে, প্রতিটি পিক্সেলের অ্যামপ্লিফায়ারের ব্যান্ডউইথ প্রয়োজনীয়তা কম, যা চিপের পাওয়ার খরচকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে। এটিই প্রধান কারণ কেন CMOS চিপের পাওয়ার খরচ CCD-এর চেয়ে কম। পাওয়ার খরচ হ্রাস পেলেও, লক্ষ লক্ষ অ্যামপ্লিফায়ারের অসামঞ্জস্য উচ্চ স্থির নয়েজের দিকে পরিচালিত করে, যা CCD-এর তুলনায় CMOS-এর একটি অন্তর্নিহিত অসুবিধা।
2. ইন্টিগ্রেশন
উৎপাদন প্রক্রিয়ার দৃষ্টিকোণ থেকে, CCD-এর সার্কিট এবং ডিভাইসগুলি সেমিকন্ডাক্টর সিঙ্গেল ক্রিস্টাল মেটেরিয়াল প্রস্তুতকারকের মধ্যে একত্রিত হয় এবং প্রক্রিয়াটি তুলনামূলকভাবে জটিল। বিশ্বে শুধুমাত্র কয়েকটি প্রস্তুতকারক CCD ওয়েফার তৈরি করতে পারে, যেমন DALSA, SONY, Panasonic, ইত্যাদি। CCD শুধুমাত্র অ্যানালগ বৈদ্যুতিক সংকেত আউটপুট করতে পারে, যার জন্য পরবর্তী অ্যাড্রেস ডিকোডার, অ্যানালগ কনভার্টার এবং ইমেজ সিগন্যাল প্রসেসরের প্রক্রিয়াকরণ প্রয়োজন। এটি বিভিন্ন ভোল্টেজের তিনটি পাওয়ার সাপ্লাই সিঙ্ক্রোনাইজেশন ক্লক কন্ট্রোল সার্কিটের প্রয়োজন, এবং ইন্টিগ্রেশনের স্তর খুব কম। CMOS মেটাল অক্সাইড নামক একটি একক উপাদানের উপর একত্রিত হয়। এই প্রক্রিয়াটি কম্পিউটার চিপ এবং স্টোরেজ ডিভাইসের মতো হাজার হাজার সেমিকন্ডাক্টর ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট তৈরির জন্য ব্যবহৃত প্রক্রিয়ার মতোই। অতএব, সাউন্ড ফিল্ড CMOS-এর খরচ CCD-এর চেয়ে অনেক কম। একই সময়ে, CMOS চিপ ইমেজ সিগন্যাল অ্যামপ্লিফায়ার, সিগন্যাল রিডিং সার্কিট, A/D কনভার্সন সার্কিট, ইমেজ সিগন্যাল প্রসেসর এবং কন্ট্রোলারকে একটি চিপে একত্রিত করতে পারে। শুধুমাত্র একটি চিপ ক্যামেরার সমস্ত মৌলিক ফাংশন উপলব্ধি করতে পারে। ইন্টিগ্রেশনের স্তর খুব বেশি। এখান থেকেই চিপ-লেভেল ক্যামেরার ধারণা এসেছে। CMOS ইমেজিং প্রযুক্তির ক্রমাগত বিকাশের সাথে সাথে, আরও বেশি সংখ্যক কোম্পানি উচ্চ-মানের CMOS ইমেজিং চিপ সরবরাহ করতে পারে, যার মধ্যে রয়েছে: Micron, CMOSIS, Cypress, ইত্যাদি।
3. গতি
CCD একের পর এক ফটোসেনসিটিভ আউটপুট ব্যবহার করে এবং শুধুমাত্র নির্ধারিত প্রোগ্রাম অনুযায়ী আউটপুট করতে পারে, এবং গতি ধীর। CMOS-এ একাধিক চার্জ-ভোল্টেজ কনভার্টার এবং রো-কলাম সুইচ কন্ট্রোল রয়েছে এবং রিডআউট গতি অনেক দ্রুত। বর্তমানে, 500fps-এর উপরে বেশিরভাগ হাই-স্পিড ক্যামেরা হল CMOS ক্যামেরা। উপরন্তু, CMOS অ্যাড্রেস স্ট্রোব সুইচটি সাব-উইন্ডো আউটপুট উপলব্ধি করার জন্য এলোমেলোভাবে স্যাম্পল করা যেতে পারে এবং শুধুমাত্র সাব-উইন্ডো ছবি আউটপুট করার সময় উচ্চতর গতি অর্জন করা যেতে পারে।
4. নয়েজ
CCD প্রযুক্তি আগে উন্নত হয়েছিল এবং তুলনামূলকভাবে পরিপক্ক। এটি নয়েজকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য PN জাংশন বা সিলিকন ডাই অক্সাইড (SiO2) আইসোলেশন লেয়ার ব্যবহার করে। ইমেজিং কোয়ালিটির CMOS ফটোইলেকট্রিক সেন্সরের তুলনায় কিছু সুবিধা রয়েছে। CMOS ইমেজ সেন্সরের উচ্চ ইন্টিগ্রেশন স্তরের কারণে, উপাদান এবং সার্কিটের মধ্যে দূরত্ব খুব কাছাকাছি, হস্তক্ষেপ গুরুতর, এবং নয়েজ ছবির মানের উপর একটি বড় প্রভাব ফেলে।
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, CMOS সার্কিট নয়েজ কমানোর প্রযুক্তির ক্রমাগত বিকাশের সাথে সাথে, উচ্চ-ঘনত্ব এবং উচ্চ-মানের CMOS ইমেজ সেন্সর তৈরির জন্য ভাল শর্ত সরবরাহ করা হয়েছে।
রেজোলিউশন হল ক্যামেরার সবচেয়ে মৌলিক প্যারামিটার। এটি ক্যামেরায় ব্যবহৃত চিপের রেজোলিউশন দ্বারা নির্ধারিত হয়। এটি চিপের টার্গেট সারফেসে সাজানো পিক্সেলের সংখ্যা। সাধারণত একটি এরিয়া স্ক্যান ক্যামেরার রেজোলিউশন দুটি সংখ্যা দ্বারা প্রকাশ করা হয়: অনুভূমিক এবং উল্লম্ব রেজোলিউশন, যেমন: 1920 (H) x 1080 (V)। প্রথম সংখ্যাটি প্রতিটি সারিতে পিক্সেলের সংখ্যা নির্দেশ করে, অর্থাৎ মোট 1920 পিক্সেল রয়েছে, এবং নিম্নলিখিত সংখ্যাটি পিক্সেলের সারির সংখ্যা নির্দেশ করে, অর্থাৎ 1080 সারি। আজকাল, একটি ক্যামেরার রেজোলিউশন সাধারণত নির্দেশ করে কত K, যেমন 1K (1024), 2K (2048), 3K (4096), ইত্যাদি। ছবি অধিগ্রহণের সময়, ক্যামেরার রেজোলিউশন ছবির মানের উপর একটি বড় প্রভাব ফেলে। একই বড় ফিল্ড অফ ভিউ (দৃশ্য পরিসীমা) ইমেজিং করার সময়, রেজোলিউশন যত বেশি হবে, বিশদ বিবরণ তত বেশি স্পষ্ট হবে।
একটি ক্যামেরার ফ্রেম রেট/লাইন ফ্রিকোয়েন্সি নির্দেশ করে যে ফ্রিকোয়েন্সি হারে ক্যামেরা ছবি সংগ্রহ করে। সাধারণত, এরিয়া অ্যারে ক্যামেরাগুলি ফ্রেম রেটে প্রকাশ করা হয় এবং একক হল fps (ফ্রেম প্রতি সেকেন্ড)। উদাহরণস্বরূপ, 30fps মানে ক্যামেরা 1 সেকেন্ডে 30টি পর্যন্ত ফ্রেম ছবি সংগ্রহ করতে পারে। লাইন অ্যারে ক্যামেরাগুলি সাধারণত KHz এককে লাইন ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করে। উদাহরণস্বরূপ, 12KHz মানে ক্যামেরা 1 সেকেন্ডে 12,000 লাইন পর্যন্ত ইমেজ ডেটা সংগ্রহ করতে পারে। গতি ক্যামেরার একটি গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার। ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, প্রায়শই চলমান বস্তুগুলির ছবি তোলার প্রয়োজন হয়। বস্তুগুলিকে স্পষ্টভাবে এবং নির্ভুলভাবে ছবি তোলার জন্য ক্যামেরার গতি নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে হবে। ক্যামেরার ফ্রেম রেট এবং লাইন রেট প্রথমে চিপের ফ্রেম রেট এবং লাইন রেট দ্বারা প্রভাবিত হয়। চিপের সর্বোচ্চ ডিজাইন গতি মূলত সর্বোচ্চ ক্লক দ্বারা নির্ধারিত হয় যা চিপ সহ্য করতে পারে।
শিল্প ক্যামেরার নয়েজ বলতে ইমেজিং প্রক্রিয়ার সময় অপ্রত্যাশিতভাবে সংগৃহীত সংকেতগুলিকে বোঝায় যা প্রকৃত ইমেজিং লক্ষ্যের বাইরে। ইউরোপীয় ক্যামেরা টেস্টিং স্ট্যান্ডার্ড EMVA1288 অনুসারে, ক্যামেরার নয়েজকে সাধারণত দুটি বিভাগে ভাগ করা যায়: একটি হল পরিসংখ্যানগত ওঠানামা নয়েজ যা পয়সন ডিস্ট্রিবিউশন মেনে চলা কার্যকর সংকেতের কারণে ঘটে, যা শট নয়েজও বলা হয়। এই ধরণের নয়েজ যেকোনো ক্যামেরার জন্য একই, এড়ানো যায় না এবং এর একটি নির্দিষ্ট গণনা সূত্র রয়েছে। (অর্থাৎ: নয়েজের বর্গ = সংকেতের গড়)। দ্বিতীয় প্রকার হল ক্যামেরার নিজস্ব অন্তর্নিহিত সংকেত-স্বাধীন নয়েজ। এটি ইমেজ সেন্সর রিডআউট সার্কিট, ক্যামেরা সিগন্যাল প্রসেসিং এবং অ্যামপ্লিফিকেশন সার্কিট ইত্যাদির কারণে সৃষ্ট নয়েজ। প্রতিটি ক্যামেরার অন্তর্নিহিত নয়েজ ভিন্ন। উপরন্তু, ডিজিটাল ক্যামেরার জন্য, ভিডিও সংকেতের অ্যানালগ রূপান্তরের সময় কোয়ান্টাইজেশন নয়েজ তৈরি হবে। কোয়ান্টাইজেশন বিটের সংখ্যা যত বেশি হবে, নয়েজ তত কম হবে।
একটি ক্যামেরার সিগন্যাল-টু-নয়েজ রেশিওকে ছবিতে সংকেত এবং নয়েজের অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় (কার্যকর সংকেতের গড় ধূসর মান এবং নয়েজের রুট মিন স্কয়ারের অনুপাত), যা ছবির গুণমানকে প্রতিনিধিত্ব করে। ছবির সিগন্যাল-টু-নয়েজ রেশিও যত বেশি হবে, ছবির গুণমান তত ভাল হবে।
ক্যামেরার ডাইনামিক রেঞ্জ নির্দেশ করে যে পরিসীমাটিতে ক্যামেরা আলোর সংকেত সনাক্ত করে। ডাইনামিক রেঞ্জ দুটি উপায়ে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে। একটি হল অপটিক্যাল ডাইনামিক রেঞ্জ, যা স্যাচুরেশনে সর্বোচ্চ আলোর তীব্রতা এবং নয়েজ আউটপুটের সমতুল্য আলোর তীব্রতার অনুপাতকে বোঝায়, যা চিপের বৈশিষ্ট্য দ্বারা নির্ধারিত হয়। অন্যটি হল ইলেকট্রনিক ডাইনামিক রেঞ্জ, যা স্যাচুরেশন ভোল্টেজ এবং নয়েজ ভোল্টেজের মধ্যে অনুপাতকে বোঝায়। একটি নির্দিষ্ট ক্যামেরার জন্য, এর ডাইনামিক রেঞ্জ একটি নির্দিষ্ট মান এবং বাহ্যিক অবস্থার পরিবর্তনের সাথে পরিবর্তিত হয় না। রৈখিক প্রতিক্রিয়ার পরিপ্রেক্ষিতে, ক্যামেরার ডাইনামিক রেঞ্জকে স্যাচুরেশন এক্সপোজার এবং নয়েজ ইকুইভ্যালেন্ট এক্সপোজারের অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়: ডাইনামিক রেঞ্জ = ফটোসেনসিটিভ উপাদানের ফুল ওয়েল ক্যাপাসিটি/ইকুইভ্যালেন্ট নয়েজ সিগন্যাল। ডাইনামিক রেঞ্জ মাল্টিপল, dB বা Bit-এ প্রকাশ করা যেতে পারে। একটি বড় ডাইনামিক রেঞ্জ সহ, ক্যামেরার বিভিন্ন আলোর তীব্রতার সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার ক্ষমতা বেশি।
একটি ডিজিটাল ক্যামেরা থেকে আউটপুট ডিজিটাল সংকেত, অর্থাৎ পিক্সেল ধূসর মান, একটি বিশেষ সংখ্যক বিট থাকে, যাকে পিক্সেল ডেপথ বলা হয়। সাদা-কালো ক্যামেরার জন্য, মানের পরিসীমা সাধারণত 8-16bit। পিক্সেল ডেপথ অন্ধকার থেকে উজ্জ্বল পর্যন্ত ধূসর স্তরের সংখ্যা নির্ধারণ করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি 8-বিট ক্যামেরার জন্য 0 সম্পূর্ণ অন্ধকার এবং 255 সম্পূর্ণ উজ্জ্বলতা নির্দেশ করে। 0 এবং 5 এর মধ্যে সংখ্যাগুলি নির্দিষ্ট উজ্জ্বলতা সূচকগুলিকে প্রতিনিধিত্ব করে। 10বিট ডেটাতে 1024টি ধূসর স্তর এবং 12বিট ডেটাতে 4096টি ধূসর স্তর রয়েছে। প্রতিটি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আমরা খুব সূক্ষ্ম ধূসর স্তরগুলির প্রয়োজন আছে কিনা তা সাবধানে বিবেচনা করি। 8বিট থেকে 10বিট বা 12বিট-এ আপগ্রেড করা পরিমাপের নির্ভুলতা বাড়াতে পারে, তবে এটি সিস্টেমের গতিও হ্রাস করে এবং সিস্টেম ইন্টিগ্রেশনের অসুবিধা বাড়ায় (তারের বৃদ্ধি এবং বড় আকার), তাই আমাদের সাবধানে নির্বাচন করতে হবে।
ইন্টারফেস বলতে ক্যামেরা এবং লেন্সের মধ্যে ইন্টারফেসকে বোঝায়। সাধারণত ব্যবহৃত লেন্স ইন্টারফেসগুলির মধ্যে রয়েছে C-mount, CS-mount, এবং F-mount।
উপরের গণনা ফলাফলের উপর ভিত্তি করে একটি লাইন অ্যারে ক্যামেরা নির্বাচন করার উদাহরণগুলি নিম্নরূপ:
উদাহরণস্বরূপ, যদি প্রস্থ 1600 মিমি হয়, নির্ভুলতা 1 মিমি হয় এবং গতির গতি 22000 মিমি/সেকেন্ড হয়, তবে ক্যামেরা: 1600/1=1600 পিক্সেল কমপক্ষে 2000 পিক্সেল, এবং ক্যামেরাটি 2k হিসাবে নির্বাচিত হয়। 1600/2048=0.8। প্রকৃত নির্ভুলতা হল 22000 মিমি/0.8 মিমি = 27.5KHz। ক্যামেরাটি 2048 পিক্সেল 28kHz ক্যামেরা হিসাবে নির্বাচিত হওয়া উচিত।
একটি স্মার্ট শিল্প ক্যামেরা একটি সাধারণ ক্যামেরা নয়, বরং একটি অত্যন্ত সমন্বিত মাইক্রো মেশিন ভিশন সিস্টেম। এটি একটি একক ক্যামেরায় চিত্র অধিগ্রহণ, প্রক্রিয়াকরণ এবং যোগাযোগের কার্যকারিতাগুলিকে একত্রিত করে, যার ফলে একটি বহু-কার্যকরী, মডুলার, অত্যন্ত নির্ভরযোগ্য এবং সহজে বাস্তবায়নযোগ্য মেশিন ভিশন সমাধান প্রদান করে। বুদ্ধিমান শিল্প ক্যামেরাগুলি সাধারণত চিত্র অধিগ্রহণ ইউনিট, চিত্র প্রক্রিয়াকরণ ইউনিট, চিত্র প্রক্রিয়াকরণ সফ্টওয়্যার, নেটওয়ার্ক যোগাযোগ ডিভাইস ইত্যাদি দ্বারা গঠিত। সর্বশেষ DSP, FPGA এবং বড়-ক্ষমতার স্টোরেজ প্রযুক্তির প্রয়োগের কারণে, এর বুদ্ধিমত্তার স্তর ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে এবং বিভিন্ন মেশিন ভিশন অ্যাপ্লিকেশন চাহিদা পূরণ করতে পারে।
মেশিন ভিশনে ব্যবহৃত দুই ধরনের প্রধান ফটোইলেকট্রিক সেন্সিং চিপ হল CCD চিপ এবং CMOS চিপ। CCD হল ChargeCoupled Device-এর সংক্ষিপ্ত রূপ এবং CMOS হল Complementary Metal-Oxide-Semiconductor T