Jak zmieniły się kamery przemysłowe w ciągu ostatnich dziesięciu lat?

Patrząc wstecz na 50-letnią historię rozwoju kamer przemysłowych, nie trudno zauważyć, że kamery CCD i kamery CMOS współistniały przez długi czas i zajmowały cały rynek kamer przemysłowych; patrząc w przyszłość, kamery cyfrowe zastąpią kamery analogowe i staną się kluczem do rozwoju technologii wizji maszynowej. W obliczu popytu rynkowego, dlaczego kamery CCD i kamery CMOS mogą współistnieć przez długi czas? Jakie zalety mają cyfrowe kamery przemysłowe, które mogą wynieść je na szczyt?

Firma Dior przedstawiła trend rozwoju standardów kamer przemysłowych w trzech aspektach: klasyfikacja kamer przemysłowych, różnice między kamerami CCD i CMOS oraz zalety kamer cyfrowych, a także przedstawiła prognozy rozwoju dla odpowiadających im potrzeb rynkowych. Poniżej znajdują się szczegółowe treści:

Wybór kamer przemysłowych jest zazwyczaj określany na podstawie potrzeb i szczególnie ważne jest, aby zapoznać się z klasyfikacją kamer przemysłowych.

• Według typu przetwornika można je podzielić na kamery CCD i kamery CMOS;
• Według cech konstrukcyjnych przetwornika można je podzielić na kamery liniowe i kamery obszarowe;
• Według metody skanowania można je podzielić na kamery z przeplotem i kamery ze skanowaniem progresywnym;
• Według rozdzielczości można je podzielić na kamery o zwykłej rozdzielczości i kamery o wysokiej rozdzielczości;
• Według trybu sygnału wyjściowego można je podzielić na kamery analogowe i kamery cyfrowe;
• Według koloru wyjściowego można je podzielić na kamery monochromatyczne (czarno-białe) i kamery kolorowe;
• Według prędkości sygnału wyjściowego można je podzielić na kamery o zwykłej prędkości i kamery szybkie;
• Według zakresu częstotliwości odpowiedzi można je podzielić na kamery światła widzialnego (zwykłe), kamery na podczerwień, kamery ultrafioletowe itp.

Zasady działania kamer CCD i CMOS są zasadniczo takie same. Różnice tkwią w ich wydajności, w tym:

• Różnica w szumach. Ponieważ każda dioda światłoczuła CMOS wymaga dopasowania wzmacniacza, podczas gdy CCD wymaga tylko jednego wzmacniacza umieszczonego na krawędzi chipa, w porównaniu z CMOS, CCD ma stosunkowo mniej szumów, a jakość obrazu będzie odpowiednio wyższa;
• Różnica w zużyciu energii. CMOS wykorzystuje aktywną metodę akwizycji obrazu, podczas gdy CCD wykorzystuje pasywną metodę akwizycji, więc CCD zużywa więcej energii niż CMOS;
• Różnica w rozdzielczości. Ponieważ każdy piksel CMOS jest bardziej złożony niż CCD, ale rozmiar piksela nie osiąga poziomu CCD, dlatego przy tej samej wielkości CCD i CMOS, rozdzielczość CCD jest zazwyczaj nieco wyższa;
• Różnica w czułości. Ponieważ CMOS odczytuje sygnały bezpośrednio z punktów, podczas gdy CCD odczytuje sygnały pośrednio z wierszy, czułość CCD jest wyższa niż CMOS;
• Różnica w kosztach. Ponieważ kontrola wydajności CCD jest bardziej kłopotliwa niż w przypadku CMOS, koszt produkcji CCD jest stosunkowo wyższy niż w przypadku CMOS. Innymi słowy, to, jaki standard kamery przemysłowej jest trendem rozwojowym, jest całkowicie określone przez potrzeby klienta i popyt rynkowy. Na przykład, jeśli rynek potrzebuje czegoś taniego i o niskim zużyciu energii, to kamery CMOS będą trendem rozwojowym; jeśli rynek potrzebuje wysokiej rozdzielczości i dobrej światłoczułości, to kamery CCD będą trendem rozwojowym.

Przyjrzyjmy się różnicom między kamerami cyfrowymi a analogowymi. W rzeczywistości większość uczestników rynku uważa, że cyfryzacja będzie trendem rozwojowym w dziedzinie wizji maszynowej i jest standardowym typem kamer przemysłowych. Są bardzo optymistycznie nastawieni do perspektyw zastąpienia kamer analogowych przez kamery cyfrowe. Następnie skupmy się na kamerach cyfrowych. Cyfrowe kamery przemysłowe są podzielone na cztery kategorie według różnych standardów interfejsu:

• USB ma zalety niskiego kosztu, szybkiej prędkości transmisji, łatwości użycia, elastycznego połączenia i niezależnego zasilania.
• 1394 ma stosunkowo wysoki koszt, ale prędkość transmisji jest szybsza.
• CameraLink może rozwiązać problem transmisji dużych danych.
• Gige może rozwiązać problem transmisji na długie dystanse.

Z tego punktu widzenia wybór standardów jest nadal określany na podstawie popytu rynkowego.