Jaké klíčové faktory je třeba věnovat pozornost při výběru průmyslových kamer?

Průmyslové kamery jako základní součást systémů strojového vidění hrají zásadní roli v moderní výrobě, automatizované kontrole a kontrole kvality. Vhodná kamera ovlivňuje nejen rozlišení obrazu a kvalitu obrazu, ale ovlivňuje také stabilitu a přesnost detekce celého systému vidění. Na jaké aspekty se tedy musíme při výběru zaměřit?

1. Typy průmyslových kamer

Podle různých struktur senzorů se průmyslové kamery dělí především naoblast skenovací kamera aExistují dva typy kamer pro řádkové skenování :

Kamera pro skenování oblasti: Má vysoké prostorové rozlišení a může najednou získat kompletní dvourozměrný obraz a je široce používána v obecných scénářích kontroly.

Kamera pro řádkové skenování: provádí vysokorychlostní skenování s jedním řádkem pixelů, zvláště vhodné pro zobrazování neustále se pohybujících objektů, jako je tisk, textilní průmysl a vysokorychlostní třídění.

Kromě toho lze průmyslové kamery podle typu snímacího čipu rozdělit na CCD a CMOS:

CCD kamera: stabilní kvalita obrazu a nízký šum, ale výrobní náklady jsou vysoké a současný podíl na trhu je nízký.

Kamera CMOS: Díky vysoké integraci, nízké spotřebě energie a zjevným cenovým výhodám se stala hlavní volbou na současném trhu.

2. Hlavní výkonové parametry průmyslových kamer

1. Výběr černobílé/barevné kamery

Při stejném rozlišení je přesnost zobrazení černobílých kamer obvykle vyšší než u barevných kamer, zejména v úlohách, jako je detekce hran, extrakce obrysů a měření velikosti.
Černobílé kamery přímo vydávají informace ve stupních šedi, mají vysokou rychlost zpracování a nízký šum a jsou první volbou pro mnoho scénářů průmyslové kontroly; barevné kamery jsou vhodnější pro potřeby, jako je rozpoznávání barev a posuzování klasifikace.

2. Metoda výpočtu rozlišení

Rozlišení je třeba odvodit na základě přesnosti detekce a **zorného pole (FOV)**:
jednosměrné rozlišení kamery = zorné pole ÷ teoretická přesnost.
Při volbě rozlišení je také potřeba zvážit výpočetní výkon systému: čím vyšší rozlišení a vyšší snímková frekvence, tím větší tlak na výkon CPU/GPU a šířku pásma, což může vést ke snížení rychlosti zpracování. Proto je třeba najít rovnováhu mezi kvalitou zobrazení a výkonem systému.

3. Hloubka pixelů (bitová hloubka)

Bitová hloubka pixelu (běžně 8bit/10bit/12bit) odráží počet úrovní šedi, které může obrázek představovat.

Čím vyšší je hloubka pixelů, tím bohatší jsou úrovně šedé v obrázku a tím vyšší je přesnost měření;

Čím větší je však bitová hloubka, tím větší je množství obrazových dat, což sníží rychlost přenosu a zpracování systému a zvýší obtížnost systémové integrace (jako je šířka pásma kabelu, požadavky na mezipaměť atd.).
Proto je nutné provést rozumný výběr na základě požadavků na přesnost ve stupních šedi detekční scény.

4. Požadavky na zobrazování pro scény s vysokou rychlostí pohybu

Při fotografování rychle se pohybujících objektů budou mít běžné fotoaparáty problémy, jako je rozmazání, rozmazání a deformace. To je způsobeno především nesouladem mezi rychlostí objektu a dobou expozice.

Abyste získali jasný obrázek, měli byste se zaměřit na následující dvě položky:

(1) Doba expozice

Je třeba splnit:
rychlost pohybu objektu Vp × expoziční čas Ts < maximální povolený rozmazání S.
Čím vyšší je rychlost objektu, tím kratší je požadovaný expoziční čas; krátká expozice vyžaduje vyšší citlivost fotoaparátu, aby snímek nebyl příliš tmavý.

(2) Snímková frekvence

Snímková frekvence představuje počet snímků, které může kamera vytisknout za sekundu, a souvisí s velikostí snímku, dobou expozice, šířkou přenosového pásma atd.
Kamery s vysokou snímkovou frekvencí dokážou pořizovat nepřetržité snímky rychle se pohybujících objektů, aby se vyhnuly chybějícím snímkům a vynechaným snímkům.
Při nastavování systému se ujistěte:

Snímková frekvence je vyšší než požadavek na rytmus pohybu

Rychlost zpracování algoritmu je dokončena během expozice kamery + doby přenosu,
jinak může dojít ke ztrátě snímku a chybě detekce.

Pro vysokorychlostní detekci pohybu se navíc obecně doporučuje zvolit kameru **Global Shutter**, aby nedošlo k deformaci rychle se pohybujících objektů.

5. Vyberte typ rozhraní

Běžné parametry rozhraní jsou následující:

Vyberte typ rozhraní	USB 2.0	USB 3.0	GigE (gigabitový Ethernet)	Odkaz na fotoaparát
Teoretická rychlost	480 Mbps	5 Gbps	1 Gbps	5,4 Gbps
Přenosová vzdálenost	5m	3 m	100 m	10m

Rozhraní průmyslových kamer se netýká pouze šířky pásma přenosu dat, ale často přebírá i funkci napájení. Například: USB rozhraní může přímo dodávat energii a kabeláž je jednoduchá; rozhraní GigE (Gigabit Ethernet) může realizovat přenos dat a napájecího vedení prostřednictvím PoE (Power over Ethernet), s vysokou stabilitou a dlouhou přenosovou vzdáleností. Při výběru typu rozhraní je třeba komplexně zvážit přenosovou rychlost, stabilitu, způsob napájení, omezení délky kabelu a kompatibilitu systému, aby bylo zajištěno, že bude odpovídat celému vizuálnímu řešení.

Výběr průmyslových kamer je proces, který vyžaduje vícerozměrné kompromisy. Pouze úplným pochopením aplikačních scénářů a požadavků detekce a kombinací faktorů, jako je kvalita obrazu, výkonnostní parametry, výpočetní výkon systému, nákladový rozpočet, kompatibilita rozhraní a budoucí škálovatelnost, lze vybrat skutečně vhodné řešení kamery a vidění. Při výběru značky byste se měli zaměřit také na to, zda podporuje přizpůsobený vývoj a zda poskytuje kompletní a snadno použitelný SDK pro usnadnění sekundárního vývoje a integrace vlastních algoritmů pro zpracování obrazu, aby vyhovovaly hlubším aplikačním potřebám systému.

Zhixiang Vision je poskytovatel řešení hardwarové integrace průmyslového vidění a poskytovatel služeb vývoje aplikací pro vidění s bohatými průmyslovými zkušenostmi. Pokračujeme v inovacích v oblasti technologického výzkumu a vývoje a aplikační praxe a hluboce kultivujeme produktové řady průmyslových kamer a kamerových systémů a vytvořili jsme produktovou matici pro více řad zahrnující gigabitové síťové průmyslové kamery, kamery USB2.0/USB3.0, stereo kamery s více pohledy atd. Díky vysokému nákladovému výkonu, vysoké stabilitě a dobré kompatibilitě poskytujeme spolehlivá vizuální řešení téměř 10 000 zákazníkům v oboru a získali širokou podporu.