Индустријске камере су кључне компоненте у системима машинског вида. Њихова основна функција је да претворе светлосне сигнале у организоване електричне сигнале, чиме се омогућава добијање дигиталних слика. Они се широко користе у индустријској производњи, инспекцији, мерењу и другим областима. Њихов принцип снимања подсећа на пинхоле снимање, али је сложенији. Светлост рефлектована од субјекта пролази кроз индустријско сочиво, где се прелама и пројектује на фотоосетљиви сензор камере. Овај сензор је обично -уређај са спрегнутим пуњењем (ЦЦД) или комплементарни метални-оксид-полупроводнички (ЦМОС) сензор.
1. Принцип рада
Стицање слике:Светлост која се рефлектује или преноси од субјекта сакупља се кроз сочиво и фокусира на сензор слике.
Фотоелектрична конверзија:Сензор слике (обично ЦЦД или ЦМОС) претвара светлосне сигнале у електричне сигнале. Узимајући ЦМОС сензор као пример, сваки пиксел садржи фотодиоду која генерише наелектрисање пропорционално интензитету светлости када се осветли, која се затим претвара у напонски сигнал.
Обрада сигнала:Појачани електрични сигнали пролазе кроз аналогни-у-дигитални претварач (АДЦ) да би се аналогни сигнали претворили у дигиталне сигнале. Ови дигитални сигнали се обрађују како би се формирали дигитални сликовни подаци, који се преносе на рачунаре или друге уређаје за накнадну анализу.
2. Кључне карактеристике индустријских камера
Висока поузданост:Индустријске камере су дизајниране за продужени континуирани рад, обезбеђујући стабилне перформансе у тешким окружењима као што су високе температуре, висока влажност и вибрације.
Високе перформансе:Пружа високу резолуцију, високу брзину кадрова, широк динамички опсег и високу осетљивост да би задовољио захтеве за прецизном инспекцијом и великом{0}}брзином снимања.
Модуларни дизајн:Обично користи модуларну архитектуру за беспрекорну интеграцију у разноврсну индустријску опрему и системе.
Разноврсни интерфејси:Подржава више типова интерфејса (нпр. ГигЕ, УСБ 3.0, Цамера Линк, ЦоаКСПресс) да би се прилагодио различитим захтевима за пропусни опсег и удаљеност.
Флексибилна конфигурација:Подржава вишеструке режиме окидања, контролу експозиције и функције обраде слике ради прилагођавања различитим сценаријима примене.
3. Методе класификације
По типу сензора слике:
ЦЦД камере:Нуде висок квалитет слике и низак шум, одличан у условима слабог-светла, али имају веће трошкове и потрошњу енергије. ЦМОС камере су -ефикасне, мале-напоне и имају брзо очитавање података, иако је квалитет слике мало лошији.
По излазној боји:Класификовани су као камере у боји и монохроматске (црне-и-беле) камере. Камере у боји снимају богате информације о бојама објеката, погодне за апликације које захтевају тачност боја, као што је инспекција изгледа хране и провера боје штампаног материјала; Монохромне камере показују већу осетљивост на светлост и одличне су у откривању варијација у сивим тоновима и детаља текстуре објеката. Обично се користе у сценаријима који захтевају високу прецизност, као што су мерење димензија и детекција дефеката.
Методом скенирања:
Камере за скенирање подручја одједном снимају комплетан кадар слике, погодан за откривање статичних објеката или оних који се крећу малим брзинама. Камере за{1}}линијско скенирање снимају једну по једну линију слике, конструишући комплетну слику кроз релативно кретање између објекта и камере. Обично се користе за откривање-објеката који се крећу великом брзином и високо{4}}прецизних једнодимензионалних мерења, као што је-линијска инспекција штампаних материјала и површинска контрола металних лимова.
По типу излазног сигнала:аналогне камере и дигиталне камере.
По опсегу фреквенције одговора:камере видљивог светла (стандардне), инфрацрвене камере, ултраљубичасте камере итд.
4. Израчунавање кључних параметара
(1) Резолуција
дефиниција:Број снимљених пиксела по кадру слике, одређен резолуцијом сензора слике камере. Ово представља количину пиксела распоређених на циљној равни сензора.
Утицај:Током снимања слике, резолуција камере значајно утиче на квалитет слике. Када снимате исто видно поље (опсег сцене), већа резолуција даје израженији приказ детаља.
Репрезентација:За камере{0}}за скенирање подручја, резолуција се обично изражава као два броја: хоризонтална (Х) и вертикална (В) резолуција, нпр. 1920(Х) к 1080(В). Први број означава број пиксела по реду, док други број означава број редова пиксела. За камере за линијско- скенирање, резолуција се обично означава у хиљадама (К), као што су 1К (1024), 2К (2048), 4К (4096) итд.
Укупно пиксела=Хоризонтални пиксели × вертикални пиксели
Пример:1920×1080=2, 073.600 пиксела (приближно 2 милиона пиксела)
(2) Дубина пиксела
дефиниција:Број битова по пикселу, обично изражен у битовима.
Утицај:Дубина пиксела одређује богатство сивих тонова слике. Више битова побољшава могућност изражавања детаља слике, што резултира богатијим и финијим вредностима сивих тонова. Међутим, ово такође повећава обим података, што потенцијално утиче на брзину обраде слике система.
Уобичајене вредности:Најчешће се користи 8-бит. Дигитални фотоапарати такође могу имати 10-битну, 12-битну или 14-битну конфигурацију.
(3) Максимална брзина кадрова/брзина линија
дефиниција:Брзина којом камера снима и преноси слике.
Репрезентација:Брзина кадрова се обично примењује на индустријске камере{0}}за скенирање подручја, мерена у фпс (фрејмова у секунди), нпр. 181 кадрова у секунди означава да камера може да сними до 181 кадар у секунди. Брзина линија се примењује на индустријске камере-скенирања, мерена у кХз, на пример, 80кХз означава да камера може да сними до 80.000 линија сликовних података у секунди.
Утицај:Веће брзине кадрова/фреквенције линија омогућавају камерама да сниме више слика у јединици времена, што их чини погодним за сценарије који захтевају брзо снимање покрета.
Метод израчунавања:Брзина кадрова=3 × Циљна брзина / Хоризонтално видно поље; Фреквенција линије=Брзина кретања / Стварна тачност=Брзина кретања × Резолуција / Видно поље.
Одредите потребну брзину кадрова на основу брзине кретања објекта у сценарију апликације. Уз претпоставку брзине објекта В (јединица: мм/с) и времена експозиције камере Т (јединица: с), при чему померање објекта током експозиције не сме да пређе величину једног пиксела П (јединица: мм), брзина кадрова Ф може битиизрачунато као:Ф=1/Т, где је Т мање или једнако П/В.
(4) Метод експозиције и брзина затварача
Режим експозиције:За камере са линијским{0}}скањем, експозиција прогресивног скенирања је типична. Камере за{2}}област скенирање обично користе експозицију кадра, експозицију на пољу или експозицију роло затварача.
Брзина затварача:Обично се постиже до 10 микросекунди, са-камерама велике брзине које могу да направе још веће брзине. Веће брзине затварача повећавају способност камере да снима слике, чинећи их погодним за сценарије са брзим променама светлосних услова или покретних субјеката.
(5) Величина пиксела (Величина пиксела)
дефиниција:Пиксел је најмања јединица која сачињава дигиталну слику. Величина пиксела и број пиксела (резолуција) заједно одређују величину циљне области камере.
Уобичајене вредности:Величина пиксела индустријске камере се обично креће од 3 μм до 14 μм.
Утицај:Већи пиксели хватају више фотона, стварајући већи набој под идентичним условима осветљења и експозиције, што потенцијално даје виши квалитет слике. Међутим, мање величине пиксела повећавају сложеност производње.
Обрачун:Зависи од резолуције и димензија сензора камере. На пример, с обзиром на величину сензора од Са × Сб (хоризонталне × вертикалне димензије у мм) и резолуцију камере од На × Нб, величина пиксела П (претпостављајући квадратне пикселе) је: П=Са × 1000 / На=Сб × 1000 / Нб.
(6) Спектрални опсег
дефиниција:Односи се на карактеристике осетљивости сензора пиксела на различите таласне дужине светлости.
Уобичајени опсег:Обично реагује између 350 нм и 1000 нм. Неке камере имају филтер испред сензора да блокирају инфрацрвено светло. Ако је за систем потребна инфрацрвена осетљивост, овај филтер се може уклонити.
(7) Тип интерфејса
Уобичајени типови:Цамера Линк, Етхернет, 1394, УСБ излаз, итд. Најновији интерфејс је ЦоаКСПресс.
Утицај:Тип интерфејса одређује како се подаци преносе између камере и система за обраду слике или других уређаја. Избор одговарајућег интерфејса обезбеђује стабилан и брз пренос података.
(8) Величина сензора
дефиниција:Физичке димензије сензора камере, обично изражене у инчима (нпр. 1/2,3") или милиметрима (нпр. 12,8 мм × 9,6 мм).
Метод израчунавања:
Величина сензора обично обезбеђује произвођач, али се може проценити на основу димензија пиксела и резолуције:
Ширина сензора=Хоризонтални број пиксела × величина пиксела
Висина сензора=Вертикални број пиксела × величина пиксела
(9) Други параметри
Динамички опсег:Описује број нивоа сиве боје који сваки пиксел може да разликује. Широки динамички опсег омогућава јасно снимање детаља иу светлим и у тамним деловима сцене.
бука:Нежељени сигнали ухваћени током снимања који нису повезани са стварним циљем снимања. Према стандарду ЕМВА1288 Европског удружења за машински вид (ЕМВА), шум камере је широко категорисан у два типа: шум снимка који потиче од ефективног сигнала и инхерентни шум који је својствен самој камери, независно од сигнала.
5. Поља примене и предности
Индустријске камере се широко користе у контроли квалитета на аутоматизованим производним линијама, системима машинског вида, медицинском снимању, логистици и складиштењу, безбедносном надзору, праћењу саобраћаја, као и у војним и ваздухопловним апликацијама. Њихове предности укључују:
Високе перформансе и стабилност:Индустријске камере нуде високу стабилност слике, робусне могућности преноса и јаку отпорност на сметње, омогућавајући продужени стабилан рад у тешким условима.
Висока прецизност и могућности мерења:Кроз-хватање слике високе резолуције и прецизне алгоритме анализе слике, индустријске камере постижу високу{1}}тачност мерења и позиционирања.
Могућности брзог{0}хватања:Индустријске камере велике{0}}фрејмове{1}}брзе брзо снимају динамичне слике, што их чини погодним за фотографисање и праћење објеката који се брзо{2}}крећу.
Широка прилагодљивост:Различити типови индустријских камера задовољавају различите сценарије и захтеве примене, испуњавајући сложене задатке снимања и анализе.
6. Реномирани брендови
Водећи светски брендови индустријских камера укључују Цогнек, Кеиенце, канадски Теледине ДАЛСА, ФЛИР, Луменнера, јапански АВАЛДАТА, јужнокорејски ВИЕВОРКС, Дахенг Имагинг и Хиквисион. Ови брендови су високо цењени због својих изузетних перформанси и широких домена примене.
Укратко, индустријске камере служе као критичне компоненте у системима машинског вида, играјући виталну улогу у индустријској аутоматизацији и интелигентној производњи. Одабиром одговарајућих индустријских камера и интеграцијом напредних алгоритама за анализу слике, може се постићи ефикаснија, прецизнија и поузданија аутоматизована производња и контрола квалитета.