Berapa banyak dari 31 pertanyaan berikut yang Anda ketahui tentang kamera industri?

Beberapa insinyur penglihatan mesin sering berpikir bahwa kamera industri dengan antarmuka USB akan menyebabkan kehilangan frame.kehilangan frame kamera industri tidak ada hubungannya dengan antarmuka transmisi yang digunakan oleh kamera industri, apakah itu USB, 1394, GigE, atau CameraLink. driver yang dirancang buruk atau perangkat keras kamera industri adalah penyebab nyata dari kehilangan frame:Alasan mengapa kamera industri yang dirancang dengan buruk mengalami kehilangan frame sebenarnya karena saluran data diblokir dan tidak dapat diproses secara tepat waktuOleh karena itu, ketika gambar baru masuk, yang sebelumnya mungkin dipaksa untuk dibuang, atau gambar baru mungkin dipaksa untuk dibuang.desainer perlu melakukan desain yang tepat untuk setiap link transmisi data antara driver dan perangkat keras kamera industri.

Dalam teknologi inspeksi penglihatan mesin, antarmuka input dan output kamera industri termasuk Camera Link, IEEE 1394, USB2.0, Ethernet, dan USB3.0;

Langkah pertama adalah memilih lensa yang tepat.

1. Berapa ukuran chip kamera yang cocok?
2. Jenis antarmuka apa yang dimiliki kamera? antarmuka C, antarmuka CS atau antarmuka lainnya;
3. Jarak kerja lensa;
4. Bidang pandangan lensa;
5. Karakteristik spektral lensa;
6. Tingkat distorsi lensa;
7. Dimensi struktur mekanik lensa;

Saat memilih kamera CCD, Anda harus mempertimbangkan aspek berikut:

1. Jenis chip photosensitive; CCD atau CMOS
2. Karakteristik video; termasuk frekuensi klik dan frekuensi baris.
3. antarmuka output sinyal;
4. Mode kerja kamera: terus menerus, pemicu, kontrol, reset asinkron, integrasi jangka panjang.
5. Metode pengaturan dan kontrol parameter video: Manual, RS232.

Pada saat yang sama, ketika memilih CCD, Anda harus memperhatikan l inci = 16mm bukan 25.4mm.

1. Proses pencitraan

Prinsip konversi fotoelektrik dari sensor gambar CCD dan CMOS adalah sama.Karena CCD hanya memiliki satu (atau beberapa) node output untuk pembacaan yang terpadu, konsistensi output sinyalnya sangat baik. Pada chip CMOS, setiap piksel memiliki penguat sinyal sendiri, yang melakukan konversi muatan ke tegangan,dan konsistensi output sinyalnya burukNamun, untuk membaca seluruh sinyal gambar, CCD membutuhkan bandwidth sinyal yang lebih luas dari amplifier output.kebutuhan bandwidth amplifier dalam setiap piksel lebih rendah, yang sangat mengurangi konsumsi daya chip. Ini adalah alasan utama mengapa konsumsi daya chip CMOS lebih rendah daripada CCD. Meskipun konsumsi daya berkurang,ketidakkonsistenan jutaan penguat menghasilkan kebisingan tetap yang lebih tinggi, yang merupakan kelemahan CMOS relatif terhadap CCD.

2. Integrasi

Dari perspektif proses manufaktur, sirkuit dan perangkat dalam CCD terintegrasi dalam produsen bahan kristal tunggal semikonduktor, dan prosesnya relatif kompleks.Hanya ada beberapa produsen di dunia yang dapat memproduksi wafer CCD, seperti DALSA, SONY, Panasonic, dll. CCD hanya dapat mengeluarkan sinyal listrik analog, yang membutuhkan dekoder alamat berikutnya, konverter analog, dan pemrosesan sinyal gambar.Ini juga perlu menyediakan tiga set catu daya sinkronisasi jam kontrol sirkuit dengan tegangan yang berbeda, dan tingkat integrasi sangat rendah. CMOS terintegrasi pada bahan tunggal yang disebut logam oksida.Proses ini sama dengan proses yang digunakan untuk memproduksi puluhan ribu sirkuit terintegrasi semikonduktor seperti chip komputer dan perangkat penyimpananOleh karena itu, biaya CMOS bidang suara jauh lebih rendah daripada CCD. Pada saat yang sama, chip CMOS dapat mengintegrasikan amplifier sinyal gambar, sirkuit pembacaan sinyal, sirkuit konversi A / D,prosesor sinyal gambar dan pengontrol ke dalam satu chip. Hanya satu chip yang dapat mewujudkan semua fungsi dasar kamera. Tingkat integrasi sangat tinggi.Dengan perkembangan terus-menerus dari teknologi pencitraan CMOS, semakin banyak perusahaan dapat menyediakan chip pencitraan CMOS berkualitas tinggi, termasuk: Micron, CMOSIS, Cypress, dll.

3Kecepatan.

CCD menggunakan output fotosensitif satu per satu, dan hanya dapat output sesuai dengan program yang ditentukan, dan kecepatannya lambat.dan kecepatan pembacaan jauh lebih cepat. Saat ini, sebagian besar kamera berkecepatan tinggi di atas 500fps adalah kamera CMOS. Selain itu, saklar strobe alamat CMOS dapat disampel secara acak untuk mewujudkan output sub-window,dan kecepatan yang lebih tinggi dapat dicapai ketika hanya sub-window gambar output.

4- Kebisingan.

Teknologi CCD dikembangkan lebih awal dan relatif matang.Kualitas pencitraan memiliki keuntungan tertentu dibandingkan sensor fotoelektrik CMOSKarena tingkat integrasi tinggi dari sensor gambar CMOS, jarak antara komponen dan sirkuit sangat dekat, interferensi yang serius,dan kebisingan memiliki dampak besar pada kualitas gambar.

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan terus-menerus teknologi pengurangan kebisingan sirkuit CMOS, kondisi yang baik telah disediakan untuk produksi sensor gambar CMOS dengan kepadatan tinggi dan berkualitas tinggi.

• Resolusi
• Kecepatan (frame rate/line rate)
• Kebisingan
• Rasio sinyal ke kebisingan
• Jangkauan Dinamis
• Kedalaman piksel
• Respon spektral
• Antarmuka optik

Resolusi adalah parameter paling dasar dari kamera. Hal ini ditentukan oleh resolusi chip yang digunakan dalam kamera. Ini adalah jumlah piksel yang diatur pada permukaan target chip.Biasanya resolusi kamera area scan dinyatakan dengan dua angka: resolusi horizontal dan vertikal, seperti: 1920 (H) x 1080 (V). Angka pertama menunjukkan jumlah piksel di setiap baris, yaitu ada total 1920 piksel,dan angka berikut menunjukkan jumlah baris piksel, yaitu 1080 baris. Saat ini resolusi kamera biasanya menunjukkan berapa banyak K, seperti 1K (1024), 2K (2048), 3K (4096), dll.resolusi kamera memiliki dampak besar pada kualitas gambar. Ketika memotret bidang pandang yang sama besar (rentang pemandangan), semakin tinggi resolusi, semakin jelas detail akan ditampilkan.

Frekuensi frame rate/line frequency dari sebuah kamera menunjukkan frekuensi di mana kamera mengumpulkan gambar.Misalnya, 30 fps berarti bahwa kamera dapat mengumpulkan hingga 30 frame gambar dalam 1 detik. Kamera array garis biasanya menggunakan frekuensi garis dalam satuan KHz.12KHz berarti bahwa kamera dapat mengumpulkan hingga 12Kecepatan adalah parameter penting dari kamera. Dalam aplikasi praktis, seringkali diperlukan untuk gambar benda yang bergerak.Kecepatan kamera perlu memenuhi persyaratan tertentu agar bisa memotret objek dengan jelas dan akuratKecepatan frame dan line rate kamera dipengaruhi oleh frame rate dan line rate chip.Kecepatan desain maksimum dari chip terutama ditentukan oleh jam tertinggi yang chip dapat menahan.

Kebisingan kamera industri mengacu pada sinyal yang tidak diharapkan untuk dikumpulkan selama proses pencitraan dan berada di luar target pencitraan yang sebenarnya.Menurut standar pengujian kamera Eropa EMVA1288, kebisingan di kamera umumnya dapat dibagi menjadi dua kategori: satu adalah kebisingan fluktuasi statistik yang disebabkan oleh sinyal efektif yang sesuai dengan distribusi Poisson,juga disebut suara tembakanJenis kebisingan ini sama untuk setiap kamera, tidak dapat dihindari, dan memiliki rumus perhitungan tertentu. (yaitu: kuadrat kebisingan = rataan sinyal).Jenis kedua adalah suara yang melekat sinyal independen dari kamera itu sendiri. Ini adalah kebisingan yang disebabkan oleh sirkuit pembacaan sensor gambar, pengolahan sinyal kamera dan sirkuit amplifikasi, dll. Kebisingan inheren dari setiap kamera berbeda.,Quantization noise akan dihasilkan ketika konversi analog sinyal video. semakin tinggi jumlah bit quantization, semakin rendah noise.

Rasio sinyal ke kebisingan kamera didefinisikan sebagai rasio sinyal ke kebisingan dalam gambar (rasio nilai abu-abu rata-rata dari sinyal efektif ke akar rata-rata persegi dari kebisingan),yang mewakili kualitas gambar. Semakin tinggi rasio sinyal ke kebisingan gambar, semakin baik kualitas gambar.

Rentang dinamis kamera menunjukkan rentang di mana kamera mendeteksi sinyal cahaya. rentang dinamis dapat didefinisikan dengan dua cara.yang mengacu pada rasio intensitas cahaya maksimum pada saturasi dengan intensitas cahaya yang setara dengan output kebisingan, yang ditentukan oleh karakteristik chip. Yang lain adalah kisaran dinamis elektronik, yang mengacu pada rasio antara tegangan saturasi dan tegangan kebisingan.kisaran dinamisnya adalah nilai tetap dan tidak berubah dengan perubahan kondisi eksternalDalam hal respon linier, rentang dinamis kamera didefinisikan sebagai rasio paparan kejenuhan terhadap paparan suara setara:rentang dinamis = kapasitas sumur penuh dari elemen fotosensitif/sinyal kebisingan setara. rentang dinamis dapat dinyatakan dalam kelipatan, dB atau Bit. Dengan rentang dinamis yang besar, kamera memiliki kemampuan yang lebih kuat untuk beradaptasi dengan berbagai intensitas cahaya.

Output sinyal digital oleh kamera digital, yaitu nilai pixel abu-abu, memiliki jumlah bit khusus, yang disebut kedalaman pixel.Kedalaman piksel menentukan jumlah tingkat abu-abu dari gelap ke terangSebagai contoh, untuk kamera 8-bit 0 mewakili kegelapan penuh dan 255 mewakili kecerahan penuh.Data 10 bit memiliki 1024 tingkat abu-abu dan data 12 bit memiliki 4096 tingkat abu-abuUntuk setiap aplikasi kami hati-hati mempertimbangkan apakah tingkat skala abu-abu yang sangat halus diperlukan.tetapi juga mengurangi kecepatan sistem dan meningkatkan kesulitan integrasi sistem (peningkatan kabel dan ukuran yang lebih besar), jadi kita harus memilih dengan hati-hati.

Antarmuka mengacu pada antarmuka antara kamera dan lensa. Antarmuka lensa yang umum digunakan termasuk C-mount, CS-mount, dan F-mount.

• Klasifikasi menurut struktur chip: kamera CCD & kamera CMOS
• Menurut struktur sensor: kamera area scan & kamera line scan
• Klasifikasi menurut mode output: kamera analog & kamera digital
• Kamera warna & kamera hitam dan putih

• Waktu penutup kamera industri sangat singkat dan dapat dengan jelas menangkap benda yang bergerak cepat, sedangkan kamera biasa sangat kabur saat menangkap benda yang bergerak cepat;
• Sensor gambar kamera industri adalah pemindaian progresif, sedangkan sensor gambar kamera biasa saling terkait, atau bahkan dipindai setiap tiga baris;
• Kecepatan pemotretan kamera industri jauh lebih tinggi daripada kamera biasa; kamera industri dapat mengambil sepuluh sampai ratusan gambar per detik,sedangkan kamera biasa hanya bisa mengambil 2-3 gambar;
• Kamera industri menghasilkan data telanjang, dan rentang spektrum mereka sering relatif luas,yang lebih cocok untuk algoritma pemrosesan gambar berkualitas tinggi dan umumnya digunakan dalam sistem penglihatan mesinAdapun gambar yang diambil oleh kamera biasa, rentang spektrum mereka hanya cocok untuk penglihatan manusia, dan mereka telah dikompresi oleh MPEG, sehingga kualitas gambar juga buruk;

1. Hitung resolusi: Bagi lebar dengan akurasi deteksi minimum untuk mendapatkan piksel yang diperlukan untuk setiap baris.
2. Keakuratan deteksi: Keakuratan deteksi yang sebenarnya diperoleh dengan membagi lebar dengan piksel.
3. Jumlah garis pemindaian: Bagi panjang kecepatan gerakan per detik dengan akurasi untuk mendapatkan jumlah garis pemindaian per detik.

Contoh pemilihan kamera array garis berdasarkan hasil perhitungan di atas adalah sebagai berikut:

Misalnya, jika lebar 1600 mm, akurasi 1 mm, dan kecepatan gerakan 22000mm/s, kamera: 1600/1=1600 piksel setidaknya 2000 piksel, dan kamera dipilih sebagai 2k. 1600/2048=0.8. Keakuratan sebenarnya adalah 22000mm/0.8mm=27.5KHz. Kamera harus dipilih sebagai kamera 2048 piksel 28kHz.

• Sensor pemindaian garis yang digunakan oleh kamera array garis biasanya hanya memiliki satu baris unit fotosensitif (beberapa sensor array garis warna menggunakan tiga baris unit fotosensitif)
• Kamera pemindaian garis hanya mengumpulkan satu baris gambar pada suatu waktu;
• Kamera pemindaian garis hanya menghasilkan satu baris gambar pada suatu waktu;
• Dibandingkan dengan kamera area array tradisional, area array scanning mengumpulkan beberapa baris gambar setiap kali dan mengeluarkannya dalam bingkai.

• Kamera pemindaian garis memiliki resolusi yang lebih tinggi; setiap baris piksel kamera pemindaian garis umumnya 1024, 2048, 4096, 8012; sedangkan kamera pemindaian area umum hanya 640, 768, 1280,dan array area yang lebih besar dari 2048 jarang.
• Kecepatan akuisisi kamera array line lebih cepat; kecepatan akuisisi berbagai model kamera array line berkisar dari 5.000 baris per detik hingga 60.000 baris per detik.Pengguna dapat memilih beberapa baris atau setiap selusin baris untuk membentuk bingkai gambar untuk pemrosesan, sehingga frame rate yang sangat tinggi dapat dicapai.
• Kamera array line dapat terus mengumpulkan dan memproses tanpa gangguan; kamera array line dapat terus mengumpulkan benda bergerak linear (panduan linier, kertas pada rol, kain,materi cetak, benda-benda di pita konveyor, dll.).
• Kamera pemindaian garis memiliki struktur yang lebih sederhana dan lebih masuk akal. Dibandingkan dengan kamera pemindaian area, kamera pemindaian garis tidak membuang resolusi dan mengumpulkan data yang tidak berguna.

Sebuah kamera industri cerdas bukan kamera sederhana, tetapi sistem micro machine vision yang sangat terintegrasi.Dengan demikian menyediakan multi-fungsi, solusi visi mesin modular, sangat dapat diandalkan dan mudah diterapkan.Perangkat lunak pengolahan gambar, perangkat komunikasi jaringan, dll. Karena penerapan DSP terbaru, FPGA dan teknologi penyimpanan kapasitas besar,tingkat kecerdasan terus meningkat dan dapat memenuhi berbagai kebutuhan aplikasi penglihatan mesin.

Dua jenis utama chip sensor fotoelektrik yang digunakan dalam penglihatan mesin adalah chip CCD dan chip CMOS.CCD adalah singkatan dari ChargeCoupled Device dan CMOS adalah Complementary Metal-Oxide-Semiconductor T