Hoeveel van deze 31 vragen kent u over industriële camera's?

Sommige machine vision ingenieurs denken vaak dat industriële camera's met USB-interfaces een beeldverlies veroorzaken.Verlies van frame van industriële camera heeft niets te maken met de transmissie interface gebruikt door de industriële cameraSlecht ontworpen stuurprogramma's of industriële camera hardware zijn de echte oorzaak van beeldverlies:De reden waarom slecht ontworpen industriële camera's beeldverlies ervaren is eigenlijk omdat het data kanaal geblokkeerd is en niet tijdig kan worden verwerktDaarom, wanneer er een nieuwe afbeelding binnenkomt, kan de vorige worden gedwongen om weggegooid te worden, of de nieuwe afbeelding kan worden gedwongen om weggegooid te worden.ontwerpers moeten een nauwkeurig ontwerp uitvoeren voor elke verbinding van gegevensoverdracht tussen de bestuurder en industriële camera hardware.

In de machine vision-inspectietechnologie omvatten de input- en outputinterfaces van industriële camera's Camera Link, IEEE 1394, USB2.0, Ethernet en USB3.0;

De eerste stap is het kiezen van de juiste lens.

1. Wat is de chipgrootte van de overeenkomstige camera?
2. Wat voor soort interface heeft de camera? C-interface, CS-interface of andere interfaces;
3. de werkafstand van het objectief;
4. het gezichtsveld van het objectief;
5. Spectrumkenmerken van de lens;
6. Vervormingsgraad van de lens;
7. de afmetingen van de mechanische structuur van het objectief;

Bij de keuze van een CCD-camera dient u rekening te houden met de volgende aspecten:

1. Lichtgevoelige chip; CCD of CMOS
2. Video-kenmerken, met inbegrip van klikfrequentie en lijnfrequentie.
3. Signal-uitgangsinterface;
4. Camera werkwijzen: continu, trigger, controle, asynchrone reset, lange integratie.
5. Video-parameterregeling en -besturingsmethoden: handleiding, RS232.

Bij de keuze van een CCD dient u tegelijkertijd te letten op l inch = 16 mm in plaats van 25,4 mm.

1Beeldvormingsproces

Het principe van foto-elektrische omzetting van CCD- en CMOS-beeldsensoren is hetzelfde.Aangezien CCD slechts één (of een paar) uitgangsnodes heeft voor een uniforme afleesIn de CMOS-chip heeft elke pixel zijn eigen signaalversterker, die lading-spanning conversie uitvoert,en de consistentie van het signaaluitgang is slechtOm het volledige beeldsignaal te lezen, vereist CCD echter een bredere signaalbandbreedte van de uitvoerversterker.de bandbreedte van de versterker in elke pixel is lagerDit is de belangrijkste reden waarom het stroomverbruik van CMOS-chips lager is dan dat van CCD.de inconsistentie van miljoenen versterkers resulteert in een hoger vast lawaai, wat een inherent nadeel is van CMOS ten opzichte van CCD.

2. integratie

Vanuit het perspectief van het productieproces zijn de circuits en apparaten in CCD geïntegreerd in de halfgeleider enkelkristalmateriaalfabrikant, en het proces is relatief complex.Er zijn maar een paar fabrikanten in de wereld die CCD-wafers kunnen produceren.De CCD kan alleen analoge elektrische signalen uitvoeren, wat een daaropvolgende adresdecoder, analoge converter en beeldsignaalverwerking vereist.Het moet ook leveren drie sets van stroomvoorziening synchronisatie klok controle circuits met verschillende spanningenCMOS is geïntegreerd op een enkel materiaal dat metaaloxide wordt genoemd.Dit proces is hetzelfde als het proces dat gebruikt wordt om tienduizenden halfgeleider-geïntegreerde schakelingen te produceren, zoals computerchips en opslagapparatenDaarom is de kosten van CMOS-klankveld veel lager dan die van CCD. Tegelijkertijd kan de CMOS-chip de beeldsignaalversterker, signaalleescircuit, A/D-conversiecircuit,een beeldsignaalprocessor en een controller in één chip,Een chip kan alle basisfuncties van een camera realiseren. Het integratieniveau is erg hoog.Met de voortdurende ontwikkeling van de CMOS-beeldvormingstechnologie, kunnen steeds meer bedrijven hoogwaardige CMOS-beeldvormingsplaten leveren, waaronder: Micron, CMOSIS, Cypress, enz.

3Snelheid.

CMOS heeft meerdere lading-spanning omvormers en rij-kolom schakelaar besturing,en de leessnelheid is veel snellerMomenteel zijn de meeste high-speed camera's boven de 500 fps CMOS-camera's. Bovendien kan de CMOS-adresstrobe-switch willekeurig worden gesampled om sub-window-uitgang te realiseren,en hogere snelheid kan worden bereikt wanneer alleen sub-venster beelden worden uitgebracht.

4Geluid.

De CCD-technologie is eerder ontwikkeld en relatief volwassen.De beeldkwaliteit heeft bepaalde voordelen ten opzichte van CMOS-foto-elektrische sensorenDoor de hoge mate van integratie van CMOS-beeldsensoren is de afstand tussen componenten en circuits zeer dicht, de interferentie is ernstig.en het lawaai heeft een grote invloed op de beeldkwaliteit.

In de afgelopen jaren zijn met de voortdurende ontwikkeling van de technologie voor het verminderen van geluidsoverlast in CMOS-circuits goede voorwaarden gevormd voor de productie van CMOS-beeldsensoren met een hoge dichtheid en hoge kwaliteit.

• Resolutie
• Snelheid (frame rate/line rate)
• Geluid
• Signal/geluidsverhouding
• Dynamisch bereik
• Pixeldiepte
• Spectrumrespons
• Optische interface

Resolutie is de meest elementaire parameter van de camera. Het wordt bepaald door de resolutie van de chip die in de camera wordt gebruikt. Het is het aantal pixels dat op het doeloppervlak van de chip is geplaatst.Gewoonlijk wordt de resolutie van een gebiedsscannercamera uitgedrukt door twee cijfers: horizontale en verticale resolutie, zoals: 1920 (H) x 1080 (V). Het eerste cijfer geeft het aantal pixels in elke rij aan, dat wil zeggen dat er in totaal 1920 pixels zijn,en het volgende cijfer geeft het aantal rijen pixels aan, dat wil zeggen 1080 rijen. Tegenwoordig geeft de resolutie van een camera meestal aan hoeveel K, zoals 1K (1024), 2K (2048), 3K (4096), enz.de resolutie van de camera heeft een grote invloed op de beeldkwaliteitBij het opnemen van hetzelfde grote gezichtsveld (landschapsbereik) worden de details des te duidelijker weergegeven naarmate de resolutie hoger is.

De framerate/lijnfrequentie van een camera geeft de frequentie aan waarmee de camera beelden verzamelt.Bijvoorbeeld:, 30 fps betekent dat de camera tot 30 beelden in 1 seconde kan verzamelen.12KHz betekent dat de camera tot 12In de praktijk is het vaak nodig om bewegende objecten af te beelden.De snelheid van de camera moet aan bepaalde eisen voldoen om objecten duidelijk en nauwkeurig te kunnen afbeeldenDe framerate en de lijnsnelheid van de camera worden eerst beïnvloed door de framerate en de lijnsnelheid van de chip.De maximale ontwerp snelheid van de chip wordt voornamelijk bepaald door de hoogste klok die de chip kan weerstaan.

Het lawaai van industriële camera's verwijst naar signalen waarvan niet wordt verwacht dat ze worden verzameld tijdens het beeldvormingsproces en die buiten het werkelijke beelddoel liggen.Volgens de Europese standaard voor cameraonderzoek EMVA1288, kan het geluid in de camera in het algemeen in twee categorieën worden verdeeld: het eerste is het statistisch schommelgeluid veroorzaakt door het effectieve signaal dat voldoet aan de Poissonverdeling,ook wel schotgeluid genoemdDit soort geluid is voor elke camera hetzelfde, onvermijdelijk en heeft een bepaalde berekeningsformule (dat wil zeggen: het kwadraat van het geluid = het gemiddelde van het signaal).Het tweede type is het inherente signaal-onafhankelijke lawaai van de camera zelfHet is het lawaai dat wordt veroorzaakt door het beeldsensor leescircuit, de camera signaalverwerking en versterking circuit, enz. Het inherente lawaai van elke camera is anders.,Hoe hoger het aantal kwantum bits, hoe lager het geluid.

De signaal-ruisverhouding van een camera wordt gedefinieerd als de verhouding tussen signaal en geluid in het beeld (de verhouding tussen de gemiddelde grijze waarde van het effectieve signaal en de gemiddelde vierkantswortel van het geluid),die de kwaliteit van het beeld vertegenwoordigtHoe hoger de signaal/geluidsverhouding van het beeld, hoe beter de beeldkwaliteit.

Het dynamische bereik van de camera geeft het bereik aan waarin de camera lichtsignalen detecteert. Het dynamische bereik kan op twee manieren worden gedefinieerd.die betrekking heeft op de verhouding tussen de maximale lichtsterkte bij verzadiging en de lichtsterkte die gelijk is aan het geluidsniveauDe andere is het elektronische dynamische bereik, dat de verhouding tussen verzadigingsspanning en geluidsspanning omvat.zijn dynamisch bereik is een vaste waarde en verandert niet bij veranderingen in externe omstandighedenIn termen van lineaire respons wordt het dynamische bereik van de camera gedefinieerd als de verhouding tussen de blootstelling aan verzadiging en de blootstelling aan geluidsequivalent:dynamisch bereik = volledige capaciteit van het lichtgevoelige element/equivalent geluidssignaalEen groot dynamisch bereik zorgt ervoor dat de camera zich beter kan aanpassen aan verschillende lichtintensiteiten.

Het digitale signaal dat door een digitale camera wordt uitgezonden, dat wil zeggen de pixelgrayswaarde, heeft een speciaal aantal bits, genaamd pixeldiepte.Pixeldiepte bepaalt het aantal grijze niveaus van donker naar helderBijvoorbeeld, voor een 8-bits camera vertegenwoordigt 0 volledig donker en 255 volledige helderheid.10bit gegevens hebben 1024 grijze niveaus en 12bit gegevens hebben 4096 grijze niveausVoor elke toepassing overwegen we zorgvuldig of er zeer fijne grayscale niveaus nodig zijn.Het is echter ook van invloed op de snelheid van het systeem en de moeilijkheden bij de integratie ervan (toegenomen kabels en grotere afmetingen)., dus we moeten zorgvuldig kiezen.

De interface verwijst naar de interface tussen de camera en het objectief.

• Indeling naar chipstructuur: CCD-camera & CMOS-camera
• Volgens de sensorstructuur: gebiedsscannercamera & lijnscancamera
• Indeling naar uitgangsmodus: analoge camera en digitale camera
• Kleurencamera & zwart-witcamera

• De sluitertijd van industriële camera's is bijzonder kort en kan snelbewegende objecten duidelijk vastleggen, terwijl gewone camera's zeer wazig zijn bij het vastleggen van snelbewegende objecten;
• De beeldsensor van een industriële camera is progressieve scanning, terwijl de beeldsensor van een gewone camera is verweven, of zelfs elke drie lijnen gescand;
• De snelheid waarmee industriële camera's schieten, is veel hoger dan die van gewone camera's; industriële camera's kunnen tien tot honderden foto's per seconde maken.Terwijl gewone camera's slechts 2-3 beelden kunnen maken;
• Industriële camera's geven naakte gegevens en hun spectraal bereik is vaak relatief breed.die meer geschikt is voor hoogwaardige beeldverwerkingsalgoritmen en gewoonlijk wordt gebruikt in machine vision-systemenWat de foto's betreft die met gewone camera's zijn gemaakt, is hun spectrumbereik alleen geschikt voor het menselijk zicht en zijn ze gecomprimeerd door MPEG, dus de beeldkwaliteit is ook slecht;

1. Bereken de resolutie: deel de breedte door de minimale detectie nauwkeurigheid om de voor elke lijn vereiste pixels te krijgen.
2. De detectie nauwkeurigheid: de werkelijke detectie nauwkeurigheid wordt verkregen door de breedte te delen door de pixels.
3. Aantal scanlijnen: deel de lengte van de bewegingssnelheid per seconde door de nauwkeurigheid om het aantal scanlijnen per seconde te krijgen.

Voorbeelden van het selecteren van een lijncamera op basis van bovenstaande berekeningsresultaten zijn als volgt:

Als de breedte bijvoorbeeld 1600 mm is, is de nauwkeurigheid 1 mm en is de bewegingssnelheid 22000 mm/s, is de camera: 1600/1=1600 pixels minstens 2000 pixels en is de camera geselecteerd als 2k. 1600/2048=0.8. De werkelijke nauwkeurigheid is 22000mm/0.8mm=27.5KHz. De camera moet worden geselecteerd als 2048 pixels 28kHz camera.

• Lijnscansensoren die worden gebruikt door lijnschermcamera's hebben meestal slechts één rij lichtgevoelige eenheden (een paar kleurlijnschermsensoren gebruiken drie rijen lichtgevoelige eenheden)
• De lijnscancamera verzamelt slechts één lijn beelden tegelijk;
• De lijnscancamera levert slechts één lijn beelden tegelijk;
• In vergelijking met traditionele area array camera's verzamelt area array scanning elke keer verschillende lijnen beelden en geeft deze in frames uit.

• Lijnscancamera's hebben een hogere resolutie; elke rij pixels van een lijnscancamera is over het algemeen 1024, 2048, 4096, 8012; terwijl een algemene areaalscancamera slechts 640, 768, 1280,en oppervlakte-arrays groter dan 2048 zijn zeldzaam.
• De verwervingssnelheid van lijncamera's is sneller; de verwervingssnelheid van verschillende modellen lijncamera's varieert van 5.000 lijnen per seconde tot 60.000 lijnen per seconde.Gebruikers kunnen een paar lijnen of elk dozijn lijnen kiezen om een beeldframe te vormen voor verwerking, zodat een zeer hoge framerate kan worden bereikt.
• Lijncamera's kunnen continu en zonder onderbreking objecten verzamelen en verwerken; lijncamera's kunnen continu lineair bewegende objecten verzamelen (lineaire gidsen, papier op rollen, stoffen,gedrukte materialen, voorwerpen op transportbanden, enz.).
• Lijnscancamera's hebben een eenvoudiger en redelijker structuur. In vergelijking met gebiedsscancamera's verspillen lijnscancamera's geen resolutie en verzamelen ze nutteloze gegevens.

Een slimme industriële camera is geen eenvoudige camera, maar een sterk geïntegreerd micro-machine vision systeem.Hiermee wordt een multifunctionele, modulaire, zeer betrouwbare en eenvoudig te implementeren machine vision-oplossing.beeldverwerkingssoftware, netwerkcommunicatieapparaten, enz. Door de toepassing van de nieuwste DSP-, FPGA- en grootcapaciteitsopslagtechnologie,het niveau van intelligentie blijft stijgen en kan voldoen aan een verscheidenheid aan toepassingsbehoeften van machine vision.

De twee belangrijkste soorten foto-elektrische sensorschepen die worden gebruikt in machine vision zijn CCD-chips en CMOS-chips.CCD staat voor ChargeCoupled Device en CMOS staat voor Complementary Metal-Oxide-Semiconductor T