Endüstriyel kameralarla ilgili bu 31 sorudan kaçını biliyorsunuz?

Bazı makine görme mühendisleri genellikle USB arayüzüne sahip endüstriyel kameraların kare kaybına neden olacağını düşünürler.Endüstriyel kamera çerçevesinin kaybı, endüstriyel kamera tarafından kullanılan iletim arayüzüyle ilgisi yok.Kötü tasarlanmış sürücüler veya endüstriyel kamera donanımı kare kaybının gerçek nedeni:Kötü tasarlanmış endüstriyel kameraların kare kaybı yaşamasının nedeni aslında veri kanalının engellenmesi ve zamanında işlenmemesidir.Bu nedenle, yeni bir görüntü geldiğinde, önceki görüntü atılmaya zorlanabilir veya yeni görüntü atılmaya zorlanabilir.Tasarımcılar, sürücü ve endüstriyel kamera donanımı arasındaki veri iletiminin her bağlantısı için hassas bir tasarım yapmalıdırlar..

Makine görüşü denetim teknolojisinde, endüstriyel kameraların giriş ve çıkış arayüzleri Camera Link, IEEE 1394, USB2'yi içerir.0Ethernet ve USB3.0;

İlk adım doğru lens seçmektir. Lens seçimi aşağıdaki ilkeleri izlemelidir:

1. Eşleşen kameranın çip boyutu nedir?
2. Kamera ne tür bir arayüzüne sahiptir? C arayüzü, CS arayüzü veya diğer arayüzler;
3. Lensin çalışma mesafesi;
4. Lens görüş alanı;
5. Lens spektral özellikleri;
6. Lens çarpıtma oranı;
7. Merceğin mekanik yapısının boyutları;

Bir CCD kamerası seçerken, aşağıdaki yönleri göz önünde bulundurmalısınız:

1. Işık duyarlı yonga tipi; CCD veya CMOS
2. Video özellikleri; tıklama sıklığı ve çizgi sıklığı dahil.
3. Sinyal çıkış arayüzü;
4. Kamera çalışma modları: sürekli, tetikleyici, kontrol, asinkron sıfırlama, uzun süreli entegrasyon.
5. Video parametre ayarlama ve kontrol yöntemleri: El Kitabı, RS232.

Aynı zamanda, bir CCD seçerken, 25.4mm yerine l inç=16mm'ye dikkat etmelisiniz.

1Görüntüleme süreci

CCD ve CMOS görüntü sensörlerinin fotoelektrik dönüşüm prensibi aynıdır.CCD'nin tek (veya birkaç) çıkış düğümü olduğu için birleşik okuma, sinyal çıkışının tutarlılığı çok iyidir. CMOS çipinde, her pikselin şarjdan voltaj dönüştürmesini gerçekleştiren kendi sinyal güçlendiriciliği vardır.ve sinyal çıkışının tutarlılığı zayıf.Bununla birlikte, tüm görüntü sinyalini okumak için CCD, çıkış amplifikatörünün daha geniş bir sinyal bant genişliği gerektirir.Her pikselde amplifikatörün bant genişliği gereksinimi daha düşüktür., bu da çipin güç tüketimini büyük ölçüde azaltır. CMOS çiplerinin güç tüketiminin CCD'den daha düşük olmasının ana nedeni budur.Milyonlarca amplifikatörün tutarsızlığı daha yüksek sabit gürültüye yol açar., bu da CMOS'un CCD'ye göre doğuştan bir dezavantajıdır.

2. entegrasyon

Üretim süreci açısından, CCD'deki devreler ve cihazlar yarı iletken tek kristal malzeme üreticisine entegre edilir ve süreç nispeten karmaşıktır.Dünyada CCD levhaları üretebilecek sadece birkaç üreticiler var., örneğin DALSA, SONY, Panasonic vb. CCD sadece analog elektrik sinyalleri çıkarabilir, bu da sonraki adres dekoderini, analog dönüştürücü ve görüntü sinyali işlemcisini gerektirir.Aynı zamanda farklı voltajlarla üç set güç kaynağı senkronizasyon saat kontrol devreleri sağlamak gerekirCMOS, metal oksit adı verilen tek bir malzemede entegre edilmiştir.Bu işlem, bilgisayar yongaları ve depolama cihazları gibi on binlerce yarı iletken entegre devre üretimi için kullanılan işlemle aynıdır.. Bu nedenle, ses alanı CMOS maliyeti CCD'den çok daha düşüktür. Aynı zamanda, CMOS çipi görüntü sinyali amplifikatörünü, sinyal okuma devresini, A / D dönüşüm devresini,bir çipte görüntü sinyali işlemcisi ve denetleyiciTek bir çip, kameraların tüm temel işlevlerini gerçekleştirebilir. Entegrasyon seviyesi çok yüksektir. Çip düzeyinde kameralar kavramının geldiği yer burası.CMOS görüntüleme teknolojisinin sürekli gelişmesiyle, giderek daha fazla şirket, yüksek kaliteli CMOS görüntüleme yongaları sağlayabilir: Micron, CMOSIS, Cypress vb.

3Hız.

CCD, fotosensitif çıkışı teker teker kullanır ve yalnızca belirtilen programa göre çıkış yapabilir ve hız yavaştır.ve okuma hızı çok daha hızlı. Şu anda, 500 fps'den fazla yüksek hızlı kameraların çoğu CMOS kameralarıdır. Buna ek olarak, CMOS adres stroboskop anahtarı, alt pencere çıkışını gerçekleştirmek için rastgele örneklenebilir,ve daha yüksek hız sadece alt pencere görüntüleri çıktısı olduğunda elde edilebilir.

4Gürültü.

CCD teknolojisi daha önce geliştirildi ve nispeten olgunlaşmıştır. Gürültüyü izole etmek için PN bağlantısı veya silikon dioksit (SiO2) izolasyon tabakası kullanır.Görüntüleme kalitesi CMOS fotoelektrik sensörlere göre bazı avantajlara sahiptirCMOS görüntü sensörlerinin yüksek entegrasyon düzeyi nedeniyle, bileşenler ve devreler arasındaki mesafe çok yakın, müdahale ciddi,ve gürültü görüntü kalitesi üzerinde büyük bir etkisi vardır.

Son yıllarda, CMOS devre gürültüsünü azaltma teknolojisinin sürekli gelişmesiyle, yüksek yoğunluklu ve yüksek kaliteli CMOS görüntü sensörlerinin üretimi için iyi koşullar sağlanmıştır.

• Karar
• Hız (çerçeve hızı/hat hızı)
• Gürültü
• Sinyal gürültü oranı
• Dinamik aralık
• Piksel derinliği
• Spektral tepki
• Optik arayüz

Çözünürlük, kameranın en temel parametrelerinden biridir. Kamera içinde kullanılan yonga çözünürlüğü ile belirlenir. Çipin hedef yüzeyinde düzenlenmiş piksel sayısıdır.Genellikle bir alan tarama kamerasının çözünürlüğü iki sayı ile ifade edilir: yatay ve dikey çözünürlük, örneğin: 1920 (H) x 1080 (V).ve aşağıdaki sayı piksel satırlarının sayısını gösterir., yani 1080 satır. Günümüzde bir kameranın çözünürlüğü genellikle 1K (1024), 2K (2048), 3K (4096), vb. gibi kaç K'yi gösterir.Kameranın çözünürlüğü görüntü kalitesine büyük bir etkiye sahiptirAynı büyük görüş alanını (manzara aralığı) görüntülerken, çözünürlük ne kadar yüksekse, ayrıntılar o kadar belirgin görüntülenecektir.

Bir kameranın kare hızı / çizgi sıklığı, kameranın görüntü topladığı sıklığı gösterir.Mesela, 30 fps, kameranın 1 saniyede 30 kareye kadar görüntü toplayabileceği anlamına gelir.12KHz, kameranın 12'ye kadar toplayabileceği anlamına gelir.Fotoğraf makinelerinde, 1 saniyede 1000 satır görüntü verisi verilir. Hız, kameranın önemli bir parametresidir. Pratik uygulamalarda, hareket eden nesneleri görüntülemek genellikle gereklidir.Fotoğraf makinesi nesneleri net ve doğru bir şekilde görüntülemek için bazı şartları karşılamalıdırKamera çerçeve hızı ve çizgi hızı önce çipin çerçeve hızı ve çizgi hızı tarafından etkilenir.Çipin maksimum tasarım hızı, çipin dayanabileceği en yüksek saatle belirlenir..

Endüstriyel kameraların gürültüsü, görüntüleme sürecinde toplanması beklenmeyen ve gerçek görüntüleme hedefinin dışında olan sinyallere atıfta bulunur.Avrupa kamera test standardı EMVA1288'e göre, kameradaki gürültü genel olarak iki kategoriye ayrılabilir: biri, Poisson dağılımına uygun olan etkin sinyalin neden olduğu istatistiksel dalgalanma gürültüsüdür,Aynı zamanda ateş gürültüsü olarak da adlandırılır.Bu tür bir gürültü, herhangi bir kamera için aynıdır, kaçınılmazdır ve belirli bir hesaplama formülü vardır.İkinci tip, kameranın kendisinden bağımsız sinyal gürültüsüdür.Bu, görüntü sensörü okuma devresinin, kamera sinyali işleme ve amplifikasyon devresinin vb. neden olduğu gürültüdür.,Video sinyalleri analog dönüştürülürken kuantumlama gürültüsü oluşacaktır.

Bir kameranın sinyal-gürültü oranı, görüntüdeki sinyal-gürültü oranı olarak tanımlanır (etkin sinyalin ortalama gri değerinin gürültünün orta kare köküne oranı),Resmin kalitesini temsil edenGörüntünün sinyal-gürültü oranı ne kadar yüksekse, görüntü kalitesi o kadar iyi olur.

Kamera'nın dinamik aralığı, kameranın ışık sinyallerini algıladığı aralığı gösterir. Dinamik aralığı iki şekilde tanımlanabilir.Bu, doymak durumundaki maksimum ışık yoğunluğunun, gürültü çıkışına eşdeğer ışık yoğunluğuna oranını ifade eder., bu da çipin özelliklerine göre belirlenir. Diğeri ise doymak voltajı ile gürültü voltajı arasındaki oranı ifade eden elektronik dinamik aralığıdır. Sabit bir kamera için,Dinamik aralığı sabit bir değerdir ve dış koşullardaki değişikliklerle değişmez.Doğrusal tepki açısından, kameranın dinamik aralığı, doymak maruziyetinin gürültü eşdeğer maruziyetine oranı olarak tanımlanır:Dinamik aralık = fotosensitif elemanın tam kuyu kapasitesi/ekvivalent gürültü sinyali. Dinamik aralığı, dB veya Bit'in katlanarak ifade edilebilir. Büyük bir dinamik aralığı ile kamera, farklı ışık yoğunluklarına uyum sağlama yeteneğine sahiptir.

Dijital kameraların verdiği dijital sinyal, yani piksel gri değeri, piksel derinliği olarak adlandırılan özel bir sayı bitlere sahiptir. Siyah beyaz kameralar için değer aralığı genellikle 8-16 bit'tir.Piksel derinliği, koyu ile parlak arasındaki gri seviyelerin sayısını tanımlar.Örneğin, 8 bitlik bir kamera için 0 tam karanlığı ve 255 tam parlaklığı temsil eder. 0 ile 5 arasındaki rakamlar belirli parlaklık göstergelerini temsil eder.10 bit verinin 1024 gri seviyesi ve 12 bit verinin 4096 gri seviyesi vardırHer uygulama için çok ince gri ölçek seviyelerinin gerekli olup olmadığını dikkatlice değerlendiriyoruz. 8 bitten 10 bit veya 12 bit'e yükseltmek gerçekten ölçüm doğruluğunu artırabilir,Ancak aynı zamanda sistemin hızını azaltır ve sistem entegrasyonunun zorluğunu arttırır (artmış kablolar ve daha büyük boyutlar), bu yüzden dikkatlice seçmeliyiz.

Arayüz, kamera ile lens arasındaki arayüzü ifade eder.

• Çip yapısına göre sınıflandırma: CCD kamerası ve CMOS kamerası
• Sensör yapısına göre: alan tarama kamerası ve çizgi tarama kamerası
• Çıkış moduna göre sınıflandırma: Analog kamera ve dijital kamera
• Renkli kamera ve siyah beyaz kamera

• Endüstriyel kameraların kapatma süresi özellikle kısa ve hızlı hareket eden nesneleri net bir şekilde yakalayabilirken, sıradan kameralar hızlı hareket eden nesneleri yakalarken çok bulanıkdır;
• Endüstriyel bir kameranın görüntü sensörü, ilerici tarama, sıradan bir kameranın görüntü sensörü ise birbirine bağlanır veya hatta her üç satırda bir taranır.
• Endüstriyel kameraların çekim hızı sıradan kameralardan çok daha yüksektir; endüstriyel kameralar saniyede on ila yüzlerce fotoğraf çekebilir.Sıradan kameralar sadece 2-3 resim çekebilir.;
• Endüstriyel kameralar çıplak veriler verir ve spektral aralıkları genellikle nispeten geniştir.yüksek kaliteli görüntü işleme algoritmaları için daha uygun ve genellikle makine görme sistemlerinde kullanılırSıradan kameralar tarafından çekilen resimlere gelince, spektral aralıkları sadece insan görme yeteneğine uygun ve MPEG ile sıkıştırılmıştır, bu nedenle görüntü kalitesi de düşüktür;

1. Çözünürlüğü hesaplayın: Her satır için gerekli pikselleri elde etmek için genişliği minimum algılama doğruluğuna bölün.
2. Algılama doğruluğu: Gerçek algılama doğruluğu, genişliği piksellerle bölerek elde edilir.
3. Tarama çizgilerinin sayısı: Hareket hızının uzunluğunu saniyede doğruluğuyla bölerek saniyede tarama çizgilerinin sayısını elde ederiz.

Yukarıdaki hesaplama sonuçlarına dayanarak bir çizgi dizi kamerası seçimi örnekleri şunlardır:

Örneğin, genişlik 1600 mm ise, doğruluk 1 mm ve hareket hızı 22000mm/s ise, kamera: 1600/1=1600 piksel en az 2000 piksel ve kamera 2k olarak seçilir. 1600/2048=0.8. Gerçek doğruluk 22000mm/0.8mm=27.5KHz. Kamera 2048 piksel 28kHz kamera olarak seçilmelidir.

• Line array kameraları tarafından kullanılan çizgi tarama sensörleri genellikle sadece bir sıra fotosensitif birimlere sahiptir (bazı renk çizgi array sensörleri üç sıra fotosensitif birime sahiptir)
• Çizgi tarama kamerası bir seferde sadece bir çizgi görüntü toplar.
• Çizgi tarama kamerası bir seferde sadece bir çizgi görüntü çıkarır.
• Geleneksel alan dizisi kameralarıyla karşılaştırıldığında, alan dizisi taraması her seferinde birkaç satır görüntü toplar ve bunları kare olarak çıkarır.

• Hat tarama kameraları daha yüksek çözünürlüğe sahiptir; bir hat tarama kamerasının her bir piksel sırası genellikle 1024, 2048, 4096, 8012'dir; genel alan tarama kamerası ise sadece 640, 768, 1280,ve 2048'den büyük alan dizileri nadirdir..
• Line array kameralarının alım hızı daha hızlıdır; Line array kameralarının farklı modellerinin alım hızı saniyede 5.000 çizgiden saniyede 60.000 çizgeye kadar değişir.Kullanıcılar işlem için bir resim çerçevesi oluşturmak için birkaç satır veya her düzine satır seçebilirsiniz, bu yüzden çok yüksek bir kare hızı elde edilebilir.
• Line array kameraları kesintisiz olarak sürekli olarak toplayabilir ve işleyebilir; line array kameraları sürekli olarak doğrusal hareket eden nesneleri (düzgün kılavuzlar, rulolardaki kağıt, kumaşlar,basılı yayınlar, taşıyıcı bantlardaki nesneler vb.).
• Hat tarama kameralarının daha basit ve daha makul bir yapısı vardır. Alan tarama kameralarıyla karşılaştırıldığında, hat tarama kameraları çözünürlüğü israf etmez ve işe yaramaz veriler toplamaz.

Akıllı bir endüstriyel kamera basit bir kamera değil, son derece entegre bir mikro makine görüşü sistemidir.Bu sayede çok fonksiyonelAkıllı endüstriyel kameralar genellikle görüntü alma ünitelerinden, görüntü işleme ünitelerinden,Görüntü işleme yazılımı, ağ iletişim cihazları vb. En son DSP, FPGA ve büyük kapasiteli depolama teknolojisinin uygulanması nedeniyle,Zeka seviyesi artmaya devam ediyor ve çeşitli makine görme uygulama ihtiyaçlarını karşılayabiliyor..

Makine görüşünde kullanılan iki ana tip fotoelektrik algılama yongaları CCD yongaları ve CMOS yongalarıdır.CCD, ChargeCoupled Device'in kısaltmasıdır ve CMOS, Tamamlayıcı Metal-Oksit-Yarı iletken T'dir