2026-08-09
कुछ मशीन विजन इंजीनियर अक्सर सोचते हैं कि यूएसबी इंटरफेस वाले औद्योगिक कैमरे फ्रेम हानि का कारण बनेंगे।औद्योगिक कैमरे के फ्रेम के नुकसान का औद्योगिक कैमरे द्वारा उपयोग किए जाने वाले ट्रांसमिशन इंटरफ़ेस से कोई लेना-देना नहीं है, चाहे वह USB, 1394, GigE, या CameraLink हो। खराब डिज़ाइन किए गए ड्राइवर या औद्योगिक कैमरा हार्डवेयर फ्रेम हानि का वास्तविक कारण हैं:खराब डिजाइन वाले औद्योगिक कैमरों में फ्रेम हानि का कारण यह है कि डेटा चैनल अवरुद्ध है और इसे समय पर संसाधित नहीं किया जा सकता है. इसलिए, जब एक नई छवि में आता है, पिछले एक को त्यागने के लिए मजबूर किया जा सकता है, या नई छवि त्यागने के लिए मजबूर किया जा सकता है. इस समस्या को हल करने के लिए,डिजाइनरों ड्राइवर और औद्योगिक कैमरा हार्डवेयर के बीच डेटा संचरण के प्रत्येक लिंक के लिए सटीक डिजाइन करने की जरूरत है.
मशीन विजन निरीक्षण प्रौद्योगिकी में, औद्योगिक कैमरों के इनपुट और आउटपुट इंटरफेस में कैमरा लिंक, आईईईई 1394, यूएसबी 2 शामिल हैं।0, ईथरनेट, और यूएसबी3.0;
पहला कदम सही लेंस का चयन करना है। लेंस का चयन निम्नलिखित सिद्धांतों का पालन करना चाहिए:
सीसीडी कैमरा चुनते समय आपको निम्नलिखित पहलुओं पर विचार करना चाहिए:
साथ ही, सीसीडी चुनते समय आपको 25.4 मिमी के बजाय l इंच = 16 मिमी पर ध्यान देना चाहिए।
1इमेजिंग प्रक्रिया
सीसीडी और सीएमओएस इमेज सेंसर के फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण का सिद्धांत समान है। उनके बीच मुख्य अंतर सिग्नल रीडिंग प्रक्रिया में भिन्नता है।चूंकि सीसीडी में एकीकृत रीडआउट के लिए केवल एक (या कुछ) आउटपुट नोड्स हैंसीएमओएस चिप में, प्रत्येक पिक्सेल का अपना सिग्नल एम्पलीफायर होता है, जो चार्ज-टू-वोल्टेज रूपांतरण करता है,और इसके सिग्नल आउटपुट की स्थिरता खराब हैहालांकि, पूरी छवि सिग्नल को पढ़ने के लिए, सीसीडी को आउटपुट एम्पलीफायर के व्यापक सिग्नल बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है।प्रत्येक पिक्सेल में एम्पलीफायर की बैंडविड्थ आवश्यकता कम है, जो चिप की बिजली की खपत को बहुत कम करता है। यह मुख्य कारण है कि सीएमओएस चिप्स की बिजली की खपत सीसीडी की तुलना में कम है।लाखों एम्पलीफायरों की असंगति के परिणामस्वरूप उच्च स्थिर शोर होता है, जो सीसीडी के सापेक्ष सीएमओएस का एक अंतर्निहित नुकसान है।
2. एकीकरण
विनिर्माण प्रक्रिया के दृष्टिकोण से, सीसीडी में सर्किट और उपकरण अर्धचालक एकल क्रिस्टल सामग्री निर्माता में एकीकृत हैं, और प्रक्रिया अपेक्षाकृत जटिल है।दुनिया में केवल कुछ ही निर्माता हैं जो सीसीडी वेफर्स का उत्पादन कर सकते हैं, जैसे कि डाल्सा, सोनी, पैनासोनिक, आदि। सीसीडी केवल एनालॉग विद्युत संकेतों को आउटपुट कर सकता है, जिसके लिए बाद में पता डिकोडर, एनालॉग कन्वर्टर और छवि संकेत प्रोसेसर की आवश्यकता होती है।यह भी विभिन्न वोल्टेज के साथ बिजली की आपूर्ति सिंक्रनाइज़ेशन घड़ी नियंत्रण सर्किट के तीन सेट प्रदान करने की जरूरत है, और एकीकरण का स्तर बहुत कम है। सीएमओएस धातु ऑक्साइड नामक एक एकल सामग्री पर एकीकृत है।यह प्रक्रिया हजारों अर्धचालक एकीकृत सर्किट जैसे कंप्यूटर चिप्स और भंडारण उपकरणों के उत्पादन के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया के समान हैइसलिए ध्वनि क्षेत्र सीएमओएस की लागत सीसीडी की तुलना में बहुत कम है। उसी समय, सीएमओएस चिप छवि संकेत एम्पलीफायर, सिग्नल रीडिंग सर्किट, ए / डी रूपांतरण सर्किट,एक चिप में छवि संकेत प्रोसेसर और नियंत्रक. केवल एक चिप कैमरे के सभी बुनियादी कार्यों को महसूस कर सकती है। एकीकरण का स्तर बहुत अधिक है। यहीं से चिप-स्तरीय कैमरों की अवधारणा आई।सीएमओएस इमेजिंग तकनीक के निरंतर विकास के साथ, अधिक से अधिक कंपनियां उच्च गुणवत्ता वाले सीएमओएस इमेजिंग चिप्स प्रदान कर सकती हैं, जिनमें शामिल हैंः माइक्रॉन, सीएमओएसआईएस, साइप्रस, आदि।
3गति
सीसीडी एक-एक करके प्रकाश-संवेदनशील आउटपुट का उपयोग करता है, और केवल निर्धारित कार्यक्रम के अनुसार आउटपुट कर सकता है, और गति धीमी है। सीएमओएस में कई चार्ज-वोल्टेज कन्वर्टर्स और पंक्ति-स्तंभ स्विच नियंत्रण हैं,और पढ़ने की गति बहुत तेज है. वर्तमान में, 500fps से अधिक के अधिकांश उच्च गति वाले कैमरे CMOS कैमरे हैं। इसके अलावा, उप-विंडो आउटपुट को महसूस करने के लिए CMOS एड्रेस स्ट्रोब स्विच को यादृच्छिक रूप से नमूना किया जा सकता है,और उच्च गति प्राप्त किया जा सकता है जब केवल उप-विंडो छवियों आउटपुट कर रहे हैं.
4शोर
सीसीडी तकनीक पहले विकसित की गई है और अपेक्षाकृत परिपक्व है। यह शोर को अलग करने के लिए पीएन जंक्शन या सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) अलगाव परत का उपयोग करती है।CMOS फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर के मुकाबले इमेजिंग की गुणवत्ता में कुछ फायदे हैंसीएमओएस इमेज सेंसर के उच्च स्तर के एकीकरण के कारण, घटकों और सर्किट के बीच की दूरी बहुत करीब है, हस्तक्षेप गंभीर है,और शोर छवि की गुणवत्ता पर एक बड़ा प्रभाव पड़ता है.
हाल के वर्षों में सीएमओएस सर्किट शोर कम करने की तकनीक के निरंतर विकास के साथ उच्च घनत्व और उच्च गुणवत्ता वाले सीएमओएस इमेज सेंसर के उत्पादन के लिए अच्छी स्थिति प्रदान की गई है।
रिज़ॉल्यूशन कैमरे का सबसे बुनियादी पैरामीटर है। यह कैमरे में उपयोग किए जाने वाले चिप के रिज़ॉल्यूशन से निर्धारित होता है। यह चिप की लक्ष्य सतह पर व्यवस्थित पिक्सेल की संख्या है।आमतौर पर क्षेत्र स्कैन कैमरे का संकल्प दो संख्याओं द्वारा व्यक्त किया जाता है: क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर संकल्प, जैसेः 1920 (H) x 1080 (V). पहला अंक प्रत्येक पंक्ति में पिक्सेल की संख्या दर्शाता है, अर्थात कुल 1920 पिक्सेल हैं,और निम्नलिखित संख्या पिक्सेल की पंक्तियों की संख्या दर्शाता है, यानी 1080 पंक्तियाँ. आजकल कैमरे का रिज़ॉल्यूशन आमतौर पर दर्शाता है कि कितने K, जैसे 1K (1024), 2K (2048), 3K (4096), आदि.कैमरे का रिज़ॉल्यूशन छवि की गुणवत्ता पर बहुत प्रभाव डालता है. एक ही बड़े दृश्य क्षेत्र (दृश्य रेंज) को चित्रित करते समय, जितना अधिक रिज़ॉल्यूशन होगा, उतना ही अधिक स्पष्ट विवरण प्रदर्शित किया जाएगा।
कैमरे की फ्रेम रेट/लाइन फ्रीक्वेंसी उस आवृत्ति को इंगित करती है जिस पर कैमरा छवियों को एकत्र करता है। आमतौर पर, एरिया एरे कैमरों को फ्रेम रेट में व्यक्त किया जाता है, और इकाई एफपीएस (फ्रेम प्रति सेकंड) होती है।उदाहरण के लिए, 30fps का अर्थ है कि कैमरा 1 सेकंड में छवियों के 30 फ्रेम तक एकत्र कर सकता है। लाइन एरे कैमरे आमतौर पर लाइन आवृत्ति का उपयोग KHz की इकाइयों में करते हैं। उदाहरण के लिए,12KHz का मतलब है कि कैमरा 12 तक इकट्ठा कर सकते हैंकैमरे की गति कैमरे का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, अक्सर चलती वस्तुओं की छवि बनाना आवश्यक होता है।कैमरे की गति को कुछ आवश्यकताओं को पूरा करने की आवश्यकता होती है ताकि वस्तुओं को स्पष्ट और सटीक रूप से चित्रित किया जा सकेकैमरे की फ्रेम दर और लाइन दर सबसे पहले चिप की फ्रेम दर और लाइन दर से प्रभावित होती है।चिप की अधिकतम डिजाइन गति मुख्य रूप से उच्चतम घड़ी है कि चिप का सामना कर सकते हैं द्वारा निर्धारित है.
औद्योगिक कैमरों का शोर उन संकेतों को संदर्भित करता है जो इमेजिंग प्रक्रिया के दौरान एकत्र किए जाने की उम्मीद नहीं है और वास्तविक इमेजिंग लक्ष्य के बाहर हैं।यूरोपीय कैमरा परीक्षण मानक EMVA1288 के अनुसार, कैमरे में शोर को आम तौर पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता हैः एक प्रभावी संकेत द्वारा उत्पन्न सांख्यिकीय उतार-चढ़ाव शोर है जो पोइसन वितरण के अनुरूप है,जिसे शॉट शोर भी कहा जाता हैइस प्रकार का शोर किसी भी कैमरे के लिए समान है, अपरिहार्य है, और एक निश्चित गणना सूत्र है (यानीः शोर का वर्ग = संकेत का औसत) ।दूसरा प्रकार कैमरे के स्वयं के अंतर्निहित संकेत-स्वतंत्र शोर है. यह छवि सेंसर रीडिंग सर्किट, कैमरा सिग्नल प्रोसेसिंग और एम्पलीफिकेशन सर्किट आदि के कारण होने वाला शोर है। प्रत्येक कैमरे का अंतर्निहित शोर अलग है। इसके अलावा डिजिटल कैमरों के लिए,क्वांटिज़ेशन शोर का उत्पादन वीडियो सिग्नल के एनालॉग रूपांतरण के दौरान किया जाएगा। क्वांटिज़ेशन बिट्स की संख्या जितनी अधिक होगी, शोर उतना ही कम होगा।
कैमरे के संकेत-शोर अनुपात को छवि में संकेत-शोर अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है (प्रभावी संकेत के औसत ग्रे मूल्य का अनुपात शोर के वर्गमूल के बीच),जो छवि की गुणवत्ता का प्रतिनिधित्व करता है. छवि का संकेत-शोर अनुपात जितना अधिक होगा, छवि की गुणवत्ता उतनी ही बेहतर होगी।
कैमरे की गतिशील सीमा उस सीमा को दर्शाती है जिसमें कैमरा प्रकाश संकेतों का पता लगाता है। गतिशील सीमा को दो तरीकों से परिभाषित किया जा सकता है। एक ऑप्टिकल गतिशील सीमा है,जो संतृप्ति पर अधिकतम प्रकाश तीव्रता और ध्वनि उत्पादन के बराबर प्रकाश तीव्रता के अनुपात को संदर्भित करता है, जो चिप की विशेषताओं से निर्धारित होता है। दूसरा इलेक्ट्रॉनिक गतिशील रेंज है, जो संतृप्ति वोल्टेज और शोर वोल्टेज के बीच अनुपात को संदर्भित करता है। एक स्थिर कैमरे के लिए,इसकी गतिशील सीमा एक निश्चित मूल्य है और बाहरी परिस्थितियों में परिवर्तन के साथ नहीं बदलती हैरैखिक प्रतिक्रिया के संदर्भ में, कैमरे की गतिशील सीमा को संतृप्ति जोखिम और शोर समकक्ष जोखिम के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया हैःगतिशील सीमा = प्रकाश संवेदनशील तत्व/समान शोर संकेत की पूर्ण कुएं क्षमतागतिशील सीमा को गुणकों, डीबी या बिट में व्यक्त किया जा सकता है। एक बड़ी गतिशील सीमा के साथ, कैमरे में विभिन्न प्रकाश तीव्रताओं के अनुकूल होने की मजबूत क्षमता होती है।
डिजिटल कैमरे के डिजिटल सिग्नल आउटपुट, यानी पिक्सेल ग्रे वैल्यू, में एक विशेष संख्या में बिट्स होते हैं, जिन्हें पिक्सेल गहराई कहा जाता है। ब्लैक एंड व्हाइट कैमरों के लिए, मान सीमा आमतौर पर 8-16 बिट होती है।पिक्सेल गहराई अंधेरे से उज्ज्वल तक ग्रे स्तरों की संख्या को परिभाषित करती हैउदाहरण के लिए, 8-बिट कैमरे के लिए 0 पूर्ण अंधेरे का प्रतिनिधित्व करता है और 255 पूर्ण चमक का प्रतिनिधित्व करता है। 0 और 5 के बीच की संख्याएं कुछ चमक संकेतकों का प्रतिनिधित्व करती हैं।10 बिट डेटा में 1024 ग्रे स्तर हैं और 12 बिट डेटा में 4096 ग्रे स्तर हैंप्रत्येक अनुप्रयोग के लिए हम ध्यान से विचार करते हैं कि क्या बहुत ठीक ग्रेस्केल स्तरों की आवश्यकता है। 8बिट से 10बिट या 12बिट में अपग्रेड करने से वास्तव में माप की सटीकता में सुधार हो सकता है,लेकिन यह सिस्टम की गति को भी कम करता है और सिस्टम एकीकरण की कठिनाई को बढ़ाता है (बड़ी केबल और बड़े आकार), इसलिए हमें सावधानी से चुनना होगा।
इंटरफेस कैमरे और लेंस के बीच के इंटरफेस को संदर्भित करता है। आम तौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले लेंस इंटरफेस में सी-माउंट, सीएस-माउंट और एफ-माउंट शामिल हैं।
उपरोक्त गणना परिणामों के आधार पर एक लाइन सरणी कैमरा का चयन करने के उदाहरण निम्नलिखित हैंः
उदाहरण के लिए, यदि चौड़ाई 1600 मिमी है, तो सटीकता 1 मिमी है, और गति की गति 22000 मिमी/सेकंड है, कैमराः 1600/1=1600 पिक्सेल कम से कम 2000 पिक्सेल है, और कैमरा 2k के रूप में चुना गया है। 1600/2048=0.8. वास्तविक सटीकता 22000mm/0.8mm=27.5KHz है. कैमरा को 2048 पिक्सेल 28kHz कैमरा के रूप में चुना जाना चाहिए.
एक स्मार्ट औद्योगिक कैमरा एक साधारण कैमरा नहीं है, बल्कि एक अत्यधिक एकीकृत माइक्रो मशीन विजन सिस्टम है। यह एक एकल कैमरे में छवि अधिग्रहण, प्रसंस्करण और संचार कार्यों को एकीकृत करता है,इस प्रकार एक बहुआयामी, मॉड्यूलर, अत्यधिक विश्वसनीय और लागू करने में आसान मशीन विजन समाधान। बुद्धिमान औद्योगिक कैमरे आम तौर पर छवि अधिग्रहण इकाइयों, छवि प्रसंस्करण इकाइयों,छवि प्रसंस्करण सॉफ्टवेयरनवीनतम डीएसपी, एफपीजीए और बड़ी क्षमता की भंडारण तकनीक के आवेदन के कारण,इसकी बुद्धिमत्ता का स्तर लगातार बढ़ रहा है और यह विभिन्न प्रकार के मशीन विजन अनुप्रयोगों की जरूरतों को पूरा कर सकता है।.
मशीन विजन में प्रयुक्त दो मुख्य प्रकार के फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर चिप्स सीसीडी चिप्स और सीएमओएस चिप्स हैं।सीसीडी चार्जकूपल्ड डिवाइस का संक्षिप्त नाम है और सीएमओएस पूरक धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक टी है
