Come sono cambiate le telecamere industriali negli ultimi dieci anni?

Ripensando alla storia dello sviluppo delle telecamere industriali negli ultimi 50 anni, non è difficile notare che le telecamere CCD e le telecamere CMOS sono coesistite a lungo e hanno occupato l'intero mercato delle telecamere industriali; guardando al futuro, le telecamere digitali sostituiranno le telecamere analogiche e diventeranno la chiave per lo sviluppo della tecnologia di visione artificiale. Di fronte alla domanda del mercato, perché le telecamere CCD e le telecamere CMOS possono coesistere a lungo? Quali vantaggi hanno le telecamere industriali digitali che possono portarle al vertice?

Dior Company ha elaborato la tendenza di sviluppo degli standard delle telecamere industriali da tre aspetti: classificazione delle telecamere industriali, differenze tra telecamere CCD e telecamere CMOS e vantaggi delle telecamere digitali, e ha fatto previsioni di sviluppo per le corrispondenti richieste di mercato. Di seguito sono riportati i contenuti specifici:

La scelta delle telecamere industriali è generalmente determinata in base alle esigenze, ed è particolarmente importante avere familiarità con la classificazione delle telecamere industriali.

• In base al tipo di chip, può essere suddivisa in telecamere CCD e telecamere CMOS;
• In base alle caratteristiche strutturali del sensore, può essere suddivisa in telecamere a scansione lineare e telecamere a scansione areale;
• In base al metodo di scansione, può essere suddivisa in telecamere a scansione interlacciata e telecamere a scansione progressiva;
• In base alla risoluzione, può essere suddivisa in telecamere a risoluzione ordinaria e telecamere ad alta risoluzione;
• In base alla modalità del segnale di uscita, può essere suddivisa in telecamere analogiche e telecamere digitali;
• In base al colore di uscita, può essere suddivisa in telecamere monocromatiche (bianco e nero) e telecamere a colori;
• In base alla velocità del segnale di uscita, può essere suddivisa in telecamere a velocità ordinaria e telecamere ad alta velocità;
• In base all'intervallo di frequenza di risposta, può essere suddivisa in telecamere a luce visibile (ordinarie), telecamere a infrarossi, telecamere a ultravioletti, ecc.

I principi delle telecamere CCD e delle telecamere CMOS sono fondamentalmente gli stessi. Le differenze risiedono nelle loro prestazioni, tra cui:

• Differenza di rumore. Poiché ogni diodo fotosensibile del CMOS necessita di essere abbinato a un amplificatore, mentre il CCD necessita solo di un amplificatore posizionato sul bordo del chip, rispetto al CMOS, il CCD ha relativamente meno rumore e la qualità dell'immagine sarà di conseguenza superiore;
• Differenza di consumo energetico. Il CMOS utilizza un metodo di acquisizione attiva dell'immagine, mentre il CCD utilizza un metodo di acquisizione passiva, quindi il CCD consuma più energia del CMOS;
• Differenza di risoluzione. Poiché ogni pixel del CMOS è più complesso di quello del CCD, ma la dimensione del pixel non raggiunge il livello del CCD, quindi, quando CCD e CMOS hanno le stesse dimensioni, la risoluzione del CCD è solitamente leggermente superiore;
• Differenza di sensibilità. Poiché il CMOS legge i segnali direttamente dai punti, mentre il CCD legge i segnali indirettamente dalle righe, la sensibilità del CCD è superiore a quella del CMOS;
• Differenza di costo. Poiché il controllo della resa del CCD è più problematico rispetto a quello del CMOS, il costo di produzione del CCD è relativamente più alto di quello del CMOS. In altre parole, quale standard di telecamera industriale sia la tendenza di sviluppo è completamente determinato dalle esigenze del cliente e dalla domanda del mercato. Ad esempio, se il mercato necessita di qualcosa di economico e a basso consumo energetico, allora le telecamere CMOS saranno la tendenza di sviluppo; se il mercato necessita di alta risoluzione e buona fotosensibilità, allora le telecamere CCD saranno la tendenza di sviluppo.

Diamo un'occhiata alle differenze tra telecamere digitali e telecamere analogiche. Infatti, la maggior parte degli operatori di mercato ritiene che la digitalizzazione sarà la tendenza di sviluppo nel campo della visione artificiale e sia il tipo standard di telecamere industriali. Sono molto ottimisti riguardo alla prospettiva che le telecamere digitali sostituiscano le telecamere analogiche. Quindi, concentriamoci sulle telecamere digitali. Le telecamere industriali digitali sono suddivise in quattro categorie in base a diversi standard di interfaccia:

• USB ha i vantaggi di basso costo, alta velocità di trasmissione, facilità d'uso, connessione flessibile e alimentazione indipendente.
• 1394 ha un costo relativamente elevato, ma la velocità di trasmissione è più veloce.
• CameraLink può risolvere il problema della trasmissione di grandi quantità di dati.
• Gige può risolvere il problema della trasmissione a lunga distanza.

Da questo punto di vista, la scelta degli standard è ancora determinata in base alla domanda del mercato.