Wie viele dieser 31 Fragen kennen Sie über Industriekameras?

Einige Bildverarbeitungsingenieure denken oft, dass Industriekameras mit USB-Schnittstellen zu Bildverlusten führen.Der Verlust des Rahmens der industriellen Kamera hat nichts mit der Übertragungsoberfläche der industriellen Kamera zu tun.Schlechte Treiber oder Industrie-Kamera-Hardware sind die eigentliche Ursache für Bildverlust:Der Grund, warum schlecht konzipierte Industriekameras Bildverlust erleiden, ist eigentlich, weil der Datenkanal blockiert ist und nicht rechtzeitig verarbeitet werden kannWenn also ein neues Bild eingeht, kann es sein, dass das vorherige abgeworfen wird, oder das neue Bild kann gezwungen werden, abgeworfen zu werden.Designer müssen für jede Datenübertragungsverbindung zwischen dem Treiber und der Industrie-Kamera-Hardware eine präzise Planung durchführen.

In der Technik der Maschinellen Bildverarbeitung sind die Eingabe- und Ausgabeoberflächen von Industriekameras unter anderem Camera Link, IEEE 1394, USB2.0, Ethernet und USB3.0;

Der erste Schritt besteht darin, die richtige Linse auszuwählen.

1. Wie groß ist der Chip der Kamera?
2. Welche Art von Schnittstelle hat die Kamera? C-Schnittstelle, CS-Schnittstelle oder andere Schnittstellen;
3. Die Arbeitsdistanz der Linse;
4. Sichtfeld der Linse;
5. Spektralleigenschaften der Linse;
6. Verzerrungsrate der Linse;
7. Abmessungen der mechanischen Struktur des Objektivs;

Bei der Wahl einer CCD-Kamera sollten Sie folgende Aspekte berücksichtigen:

1. Lichtempfindlicher Chiptyp; CCD oder CMOS
2. Video-Eigenschaften, einschließlich Klickfrequenz und Linienfrequenz.
3. Signal-Ausgabe-Schnittstelle;
4. Kamera-Arbeitsmodi: kontinuierlich, Auslöser, Steuerung, asynchrone Neustellung, Langzeitintegration.
5. Videoparameter-Anpassung und Steuerungsmethoden: Handbuch RS232.

Gleichzeitig sollte bei der Auswahl eines CCDs auf l-Zoll=16 mm statt auf 25,4 mm geachtet werden.

1. Bildgebungsprozess

Das Prinzip der photoelektrischen Umwandlung von CCD- und CMOS-Bildsensoren ist das gleiche.Da CCD nur einen (oder einige) Ausgabeknoten für einheitliche Ablesung hatIn einem CMOS-Chip verfügt jedes Pixel über einen eigenen Signalverstärker, der die Umwandlung von Ladung in Spannung durchführt.und die Konsistenz des Signals ist schlecht.Um jedoch das gesamte Bildsignal auslesen zu können, benötigt CCD eine größere Signalbandbreite des Ausgangsverstärkers.die Bandbreitenanforderung des Verstärkers in jedem Pixel ist geringer, was den Stromverbrauch des Chips erheblich reduziert. Dies ist der Hauptgrund, warum der Stromverbrauch von CMOS-Chips niedriger ist als der von CCD.die Inkonsistenz von Millionen Verstärkern führt zu höherem festem Lärm, was ein inhärenter Nachteil von CMOS im Vergleich zu CCD ist.

2. Integration

Aus der Sicht des Herstellungsprozesses sind die Schaltungen und Geräte in CCD in den Halbleiter-Einkristallmaterialhersteller integriert, und der Prozess ist relativ komplex.Es gibt nur wenige Hersteller auf der Welt, die CCD-Wafer herstellen können., wie DALSA, SONY, Panasonic usw. Der CCD kann nur analoge elektrische Signale ausgeben, was einen anschließenden Adressdekoder, analogen Konverter und Bildsignalverarbeitung erfordert.Es muss auch drei Sätze von Stromversorgung Synchronisierung Uhr Steuerung Schaltkreise mit verschiedenen SpannungenCMOS ist auf einem einzigen Material namens Metalloxid integriert.Dieser Prozess ist derselbe wie bei der Herstellung von Zehntausenden von Halbleiter-Integrierten Schaltungen wie Computerchips und Speichergeräten. Daher sind die Kosten für das Klangfeld CMOS viel niedriger als für CCD. Gleichzeitig kann der CMOS-Chip den Bildsignalverstärker, Signalleseschaltung, A/D-Konversionsschaltung,Bildsignalprozessor und -controller in einem Chip. Nur ein Chip kann alle grundlegenden Funktionen der Kamera realisieren. Das Integrationsniveau ist sehr hoch. Hierher stammt das Konzept von Chip-Level-Kameras.Mit der kontinuierlichen Entwicklung der CMOS-Bildgebungstechnologie, können immer mehr Unternehmen hochwertige CMOS-Bildgebungsschiebe anbieten, darunter: Micron, CMOSIS, Cypress usw.

3Schnelligkeit.

CCD verwendet eine fotosensitive Ausgabe nach der anderen und kann nur nach dem vorgeschriebenen Programm ausgegeben werden, und die Geschwindigkeit ist langsam.und die Ablesegeschwindigkeit ist viel schnellerDerzeit sind die meisten Hochgeschwindigkeitskameras über 500fps CMOS-Kameras.und eine höhere Geschwindigkeit erreicht werden kann, wenn nur Unterfensterbilder ausgeführt werden.

4Lärm.

Die CCD-Technologie wurde früher entwickelt und ist relativ ausgereift.Die Bildqualität hat gegenüber CMOS-Fotoelektrischen Sensoren gewisse VorteileAufgrund der hohen Integration von CMOS-Bildsensoren ist der Abstand zwischen Komponenten und Schaltungen sehr nahe, die Störungen sind schwerwiegend.und der Lärm hat einen großen Einfluss auf die Bildqualität.

In den letzten Jahren wurden mit der kontinuierlichen Entwicklung der Technik zur Lärmreduktion von CMOS-Schaltkreisen gute Bedingungen für die Herstellung von CMOS-Bildsensoren mit hoher Dichte und hoher Qualität geschaffen.

• Entschließung
• Geschwindigkeit (Bildrate/Linienrate)
• Geräusche
• Signal-Rausch-Verhältnis
• Dynamischer Bereich
• Pixeltiefe
• Spektralantwort
• Optische Schnittstelle

Auflösung ist der grundlegendste Parameter der Kamera. Es wird durch die Auflösung des in der Kamera verwendeten Chips bestimmt. Es ist die Anzahl der auf der Zieloberfläche des Chips angeordneten Pixel.Normalerweise wird die Auflösung einer Flächenscannerkamera durch zwei Zahlen ausgedrückt: horizontale und vertikale Auflösung, z. B.: 1920 (H) x 1080 (V). Die erste Zahl gibt die Anzahl der Pixel in jeder Zeile an, d. h. insgesamt sind es 1920 Pixel,und die folgende Zahl gibt die Anzahl der Pixelreihen an, d. h. 1080 Zeilen. Heutzutage gibt die Auflösung einer Kamera in der Regel an, wie viele K, wie 1K (1024), 2K (2048), 3K (4096) usw.Die Auflösung der Kamera hat einen großen Einfluss auf die BildqualitätBei der Aufnahme desselben großen Sichtfeldes (Szenenbereich) werden die Details umso deutlicher, je höher die Auflösung ist.

Die Bildrate/Linienfrequenz einer Kamera gibt die Frequenz an, mit der die Kamera Bilder sammelt.Zum Beispiel:, 30 fps bedeutet, dass die Kamera bis zu 30 Bilder in 1 Sekunde sammeln kann.12KHz bedeutet, dass die Kamera bis zu 12Die Geschwindigkeit ist ein wichtiger Parameter der Kamera. In praktischen Anwendungen ist es oft notwendig, sich bewegende Objekte zu erfassen.Die Geschwindigkeit der Kamera muss bestimmte Anforderungen erfüllen, damit Objekte klar und genau abgebildet werden könnenDie Bildrate und die Zeilenrate der Kamera werden zunächst von der Bildrate und Zeilenrate des Chips beeinflusst.Die maximale Konstruktionsgeschwindigkeit des Chips wird hauptsächlich durch die höchste Uhr bestimmt, der der Chip standhalten kann.

Das Geräusch von Industriekameras bezieht sich auf Signale, von denen nicht erwartet wird, dass sie während des Bildgebungsprozesses gesammelt werden und die sich außerhalb des tatsächlichen Bildzielbereichs befinden.Gemäß der europäischen Kameraprüfnorm EMVA1288, kann das Geräusch in der Kamera allgemein in zwei Kategorien unterteilt werden: eine ist das statistische Schwankungsgeräusch, das durch das wirksame Signal verursacht wird, das der Poisson-Verteilung entspricht,auch Schussgeräusche genanntDiese Art von Lärm ist für jede Kamera gleich, unvermeidlich und hat eine bestimmte Berechnungsformel (d. h.: Quadrat des Lärms = Mittel des Signals).Der zweite Typ ist das Signal-unabhängige Geräusch der Kamera selbst.Es handelt sich um das Geräusch, das durch die Bildsensor-Lese-Schaltung, die Kamera-Signalverarbeitung und die Verstärkungsschaltung usw. verursacht wird.,Bei der analogen Umwandlung von Videosignalen wird Quantifizierungsgeräusche erzeugt. Je höher die Anzahl der Quantifizierungsbits, desto geringer ist das Geräusch.

Das Signal-Rausch-Verhältnis einer Kamera ist definiert als das Signal-Rausch-Verhältnis im Bild (das Verhältnis des durchschnittlichen grauen Wertes des effektiven Signals zur Quadratwurzel des durchschnittlichen Rauschwerts),die die Bildqualität darstelltJe höher das Signal-Rausch-Verhältnis des Bildes, desto besser ist die Bildqualität.

Der dynamische Bereich der Kamera gibt den Bereich an, in dem die Kamera Lichtsignale erkennt. Der dynamische Bereich kann auf zwei Arten definiert werden.das sich auf das Verhältnis der maximalen Lichtstärke bei Sättigung zur Lichtstärke bezieht, die der Geräuschleistung entspricht, der durch die Eigenschaften des Chips bestimmt wird. Der andere ist der elektronische dynamische Bereich, der sich auf das Verhältnis zwischen Sättigungsspannung und Geräuschspannung bezieht.sein dynamischer Bereich ist ein fester Wert und ändert sich nicht mit Veränderungen der äußeren BedingungenIn Bezug auf die lineare Reaktion wird der dynamische Bereich der Kamera definiert als das Verhältnis von Sättigungsbelastung zu Lärmequivalentbelastung:dynamischer Bereich = volle Bohrkapazität des lichtempfindlichen Elements/äquivalentes GeräuschsignalDer dynamische Bereich kann in Vielfachen, dB oder Bit ausgedrückt werden.

Das digitale Signal, das von einer Digitalkamera ausgegeben wird, das heißt der Pixel-Grauwert, hat eine spezielle Anzahl von Bits, die als Pixeltiefe bezeichnet werden.Pixeltiefe definiert die Anzahl der Graustufen von dunkel bis hellBei einer 8-Bit-Kamera beispielsweise steht 0 für die volle Dunkelheit und 255 für die volle Helligkeit.10-Bit-Daten haben 1024 Graustufen und 12-Bit-Daten haben 4096 GraustufenFür jede Anwendung prüfen wir sorgfältig, ob sehr feine Graustufen benötigt werden.aber es reduziert auch die Geschwindigkeit des Systems und erhöht die Schwierigkeit der Systemintegration (mehr Kabel und größere Größen)Also müssen wir sorgfältig wählen.

Die Oberfläche bezieht sich auf die Oberfläche zwischen der Kamera und dem Objektiv.

• Klassifizierung nach Chipstruktur: CCD-Kamera und CMOS-Kamera
• Gemäß der Sensorstruktur: Flächenscanner und Linienscanner
• Klassifizierung nach Ausgangsmodus: Analogkamera und Digitalkamera
• Farbkamera und Schwarz-Weiß-Kamera

• Die Verschlusszeit von Industriekameras ist besonders kurz und kann schnell bewegte Objekte deutlich aufnehmen, während normale Kameras bei der Aufnahme schnell bewegter Objekte sehr verschwommen sind.
• Der Bildsensor einer Industriekamera ist progressiv gescannt, während der Bildsensor einer normalen Kamera verflochten oder sogar alle drei Zeilen gescannt wird.
• Die Schießgeschwindigkeit von Industrie­kameras ist viel höher als bei gewöhnlichen Kameras; Industrie­kameras können zehn bis hunderte Bilder pro Sekunde aufnehmen.Während normale Kameras nur 2-3 Bilder aufnehmen können;
• Industriekameras liefern nackte Daten, und ihr Spektralbereich ist oft relativ breit,der für hochwertige Bildverarbeitungsalgorithmen geeigneter ist und häufig in Bildverarbeitungssystemen verwendet wirdDie Bilder, die mit gewöhnlichen Kameras aufgenommen werden, sind nur für das menschliche Sehen geeignet, und sie wurden mit MPEG komprimiert, so daß die Bildqualität ebenfalls schlecht ist.

1. Berechnen Sie die Auflösung: Teilen Sie die Breite durch die Mindestdetektionsgenauigkeit, um die für jede Zeile erforderlichen Pixel zu erhalten.
2. Detektionsgenauigkeit: Die tatsächliche Detektionsgenauigkeit wird durch Teilen der Breite durch die Pixel ermittelt.
3. Anzahl der Scanlinien: Teilen Sie die Länge der Bewegungsgeschwindigkeit pro Sekunde durch die Genauigkeit, um die Anzahl der Scanlinien pro Sekunde zu erhalten.

Beispiele für die Auswahl einer Linear-Array-Kamera auf der Grundlage der oben genannten Berechnungsergebnisse sind folgende:

Wenn beispielsweise die Breite 1600 mm, die Genauigkeit 1 mm und die Bewegungsgeschwindigkeit 22000 mm/s beträgt, ist die Kamera: 1600/1=1600 Pixel mindestens 2000 Pixel und die Kamera wird als 2k ausgewählt. 1600/2048=0.8. Die tatsächliche Genauigkeit beträgt 22000mm/0.8mm=27.5KHz. Die Kamera sollte als 2048 Pixel 28kHz Kamera ausgewählt werden.

• Liniensensoren, die von Linien-Array-Kameras verwendet werden, haben normalerweise nur eine Reihe von lichtempfindlichen Einheiten (einige Farblinie-Array-Sensoren verwenden drei Reihen von lichtempfindlichen Einheiten)
• Die Linienscannerkamera erfasst jeweils nur eine Zeile Bilder;
• Die Linienscannerkamera erzeugt jeweils nur eine Zeile Bilder;
• Im Vergleich zu herkömmlichen Area-Array-Kameras sammelt Area-Array-Scanning jedes Mal mehrere Zeilen Bilder und liefert sie in Frames aus.

• Line-Scan-Kameras haben eine höhere Auflösung; jede Pixelreihe einer Line-Scan-Kamera beträgt im Allgemeinen 1024, 2048, 4096, 8012; während eine allgemeine Flächenscan-Kamera nur 640, 768, 1280 beträgt,und Flächenarrays größer als 2048 sind selten.
• Die Erfassungsgeschwindigkeit von Line-Array-Kameras ist schneller; die Erfassungsgeschwindigkeit verschiedener Modelle von Line-Array-Kameras reicht von 5.000 Zeilen pro Sekunde bis zu 60.000 Zeilen pro Sekunde.Benutzer können ein paar Zeilen oder alle Dutzend Zeilen wählen, um einen Bildrahmen für die Verarbeitung zu bilden, so dass eine sehr hohe Bildrate erreicht werden kann.
• Linear-Array-Kameras können kontinuierlich und ohne Unterbrechung sammeln und verarbeiten; Linear-Array-Kameras können kontinuierlich linear bewegte Objekte (lineare Führungen, Papier auf Rollen, Stoffe,Druckerzeugnisse, Gegenstände auf Förderbändern usw.).
• Im Vergleich zu Flächenscannerkameras verschwenden Linienscannerkameras keine Auflösung und sammeln nutzlose Daten.

Eine intelligente Industriekamera ist keine einfache Kamera, sondern ein hochintegriertes Mikro-Maschinensichtsystem, das Bilderfassung, -verarbeitung und -kommunikationsfunktionen in einer einzigen Kamera integriert.so eine multifunktionaleIntelligente Industriekameras bestehen im Allgemeinen aus Bildgewinnungseinheiten, Bildverarbeitungseinheiten,Bildverarbeitungssoftware, Netzwerkkommunikationsgeräte usw. Durch die Anwendung der neuesten DSP-, FPGA- und GroßspeichertechnologieDas Intelligenzniveau steigt weiter und kann eine Vielzahl von Anwendungsbedürfnissen für die Bildverarbeitung erfüllen..

Die beiden wichtigsten Arten von photoelektrischen Sensorchips, die in der Bildverarbeitung eingesetzt werden, sind CCD-Chips und CMOS-Chips.CCD ist die Abkürzung für ChargeCoupled Device und CMOS ist Complementary Metal-Oxide-Semiconductor T