A quali fattori chiave è necessario prestare attenzione nella scelta delle telecamere industriali?

Essendo il componente principale dei sistemi di visione artificiale, le telecamere industriali svolgono un ruolo fondamentale nella produzione moderna, nell'ispezione automatizzata e nel controllo qualità. Una telecamera adatta non influisce solo sulla risoluzione e sulla qualità dell'immagine, ma influisce anche sulla stabilità e sulla precisione di rilevamento dell'intero sistema di visione. Quindi, su quali aspetti dobbiamo concentrarci nella scelta?

1. Tipi di telecamere industriali

A seconda delle diverse strutture dei sensori, le telecamere industriali sono principalmente suddivise intelecamera per la scansione dell'area eEsistono due tipi di telecamere a scansione lineare :

Telecamera per scansione di area: ha un'elevata risoluzione spaziale e può ottenere un'immagine bidimensionale completa in una sola volta ed è ampiamente utilizzata in scenari di ispezione generale.

Telecamera a scansione lineare: esegue la scansione ad alta velocità con una singola linea di pixel, particolarmente adatta per l'imaging di oggetti in continuo movimento, come le industrie della stampa, tessili e di smistamento ad alta velocità.

Inoltre, in base al tipo di chip del sensore, le telecamere industriali possono essere suddivise in CCD e CMOS:

Telecamera CCD: qualità dell'immagine stabile e basso rumore, ma il costo di produzione è elevato e l'attuale quota di mercato è bassa.

Fotocamera CMOS: grazie all'elevata integrazione, al basso consumo energetico e agli evidenti vantaggi in termini di costi, è diventata la scelta principale nel mercato attuale.

2. Principali parametri prestazionali delle telecamere industriali

1. Selezione della telecamera in bianco e nero/a colori

Alla stessa risoluzione, la precisione dell'immagine delle fotocamere in bianco e nero è generalmente superiore a quella delle fotocamere a colori, soprattutto in attività quali il rilevamento dei bordi, l'estrazione dei contorni e la misurazione delle dimensioni.
Le telecamere in bianco e nero emettono direttamente informazioni in scala di grigi, hanno un'elevata velocità di elaborazione e un basso rumore e sono la prima scelta per molti scenari di ispezione industriale; le telecamere a colori sono più adatte per esigenze quali il riconoscimento del colore e il giudizio di classificazione.

2. Metodo di calcolo della risoluzione

La risoluzione deve essere dedotta in base alla precisione di rilevamento e al **campo visivo (FOV)**:
risoluzione unidirezionale della telecamera = campo visivo ÷ precisione teorica.
Quando si sceglie una risoluzione, è necessario considerare anche la potenza di calcolo del sistema: maggiore è la risoluzione e maggiore è il frame rate, maggiore è la pressione sulle prestazioni della CPU/GPU e sulla larghezza di banda, il che può portare a una diminuzione della velocità di elaborazione. Pertanto, è necessario trovare un equilibrio tra la qualità dell'immagine e le prestazioni del sistema.

3. Profondità pixel (profondità bit)

La profondità di bit del pixel (comunemente 8 bit/10 bit/12 bit) riflette il numero di livelli di grigio che l'immagine può presentare.

Maggiore è la profondità dei pixel, più ricchi saranno i livelli di scala di grigi dell'immagine e maggiore sarà la precisione della misurazione;

Tuttavia, maggiore è la profondità di bit, maggiore sarà la quantità di dati immagine, il che ridurrà la velocità di trasmissione ed elaborazione del sistema e aumenterà la difficoltà di integrazione del sistema (come larghezza di banda del cavo, requisiti di cache, ecc.).
Pertanto, è necessario effettuare una selezione ragionevole in base ai requisiti di precisione della scala di grigi della scena di rilevamento.

4. Requisiti di imaging per scene in movimento ad alta velocità

Quando si riprendono oggetti in movimento ad alta velocità, le normali fotocamere avranno problemi come sbavature, sfocature e deformazioni. Ciò è causato principalmente dalla mancata corrispondenza tra la velocità dell'oggetto e il tempo di esposizione.

Per avere un quadro chiaro, dovresti concentrarti sui seguenti due elementi:

(1) Tempo di esposizione

Deve essere soddisfatto:
velocità di movimento dell'oggetto Vp × tempo di esposizione Ts < striscio massimo consentito S.
Maggiore è la velocità dell'oggetto, minore è il tempo di esposizione richiesto; un'esposizione breve richiede una maggiore sensibilità della fotocamera per evitare che l'immagine risulti troppo scura.

(2) Frequenza fotogrammi

Il frame rate rappresenta il numero di immagini che la fotocamera può riprodurre al secondo ed è correlato alla dimensione dell'immagine, al tempo di esposizione, alla larghezza di banda di trasmissione, ecc.
Le telecamere con frame rate elevato possono acquisire immagini continue di oggetti in movimento ad alta velocità per evitare scatti mancati e fotogrammi persi.
Quando si configura il sistema, assicurarsi:

La frequenza dei fotogrammi è superiore al requisito del ritmo di movimento

La velocità di elaborazione dell'algoritmo viene completata entro l'esposizione della fotocamera + il tempo di trasmissione,
altrimenti potrebbe causare perdita di fotogrammi e mancato rilevamento.

Inoltre, per il rilevamento del movimento ad alta velocità, in genere si consiglia di scegliere una telecamera **Otturatore globale** per evitare la deformazione degli oggetti in rapido movimento.

5. Selezionare il tipo di interfaccia

I parametri comuni dell'interfaccia sono i seguenti:

Seleziona il tipo di interfaccia	USB2.0	USB3.0	GigE (GigabitEthernet)	Collegamento della fotocamera
Velocità teorica	480Mbps	5 Gbps	1 Gbps	5,4 Gbps
Distanza di trasmissione	5m	3m	100 metri	10m

L'interfaccia delle telecamere industriali non è legata solo alla larghezza di banda di trasmissione dei dati, ma spesso svolge anche la funzione di alimentazione. Ad esempio: l'interfaccia USB può fornire alimentazione direttamente e il cablaggio è semplice; l'interfaccia GigE (Gigabit Ethernet) può realizzare la trasmissione di dati e linee elettriche tramite PoE (Power over Ethernet), con elevata stabilità e lunga distanza di trasmissione. Quando si seleziona il tipo di interfaccia, è necessario considerare in modo esaustivo la velocità di trasmissione, la stabilità, il metodo di alimentazione, il limite di lunghezza del cavo e la compatibilità del sistema per garantire che corrisponda all'intera soluzione visiva.

La selezione delle telecamere industriali è un processo che richiede compromessi multidimensionali. Solo comprendendo appieno gli scenari applicativi e i requisiti di rilevamento e combinando fattori quali qualità dell'immagine, parametri prestazionali, potenza di calcolo del sistema, budget di costo, compatibilità dell'interfaccia e scalabilità futura, è possibile selezionare una soluzione di telecamera e visione veramente adatta. Quando si seleziona un marchio, è necessario concentrarsi anche sul fatto che supporti lo sviluppo personalizzato e che fornisca un SDK completo e facile da usare per facilitare lo sviluppo secondario e l'integrazione di algoritmi di elaborazione delle immagini personalizzati per soddisfare le esigenze applicative più profonde del sistema.

Zhixiang Vision è un fornitore di soluzioni di integrazione hardware di visione industriale e un fornitore di servizi di sviluppo di applicazioni di visione con una ricca esperienza nel settore. Continuiamo a innovare nella ricerca e nello sviluppo tecnologico e nelle pratiche applicative, abbiamo coltivato profondamente le linee di telecamere industriali e di prodotti per la visione e abbiamo formato una matrice di prodotti multi-serie che copre telecamere industriali di rete Gigabit, telecamere USB 2.0/USB3.0, telecamere stereo multi-view, ecc. Con prestazioni ad alto costo, elevata stabilità e buona compatibilità, abbiamo fornito soluzioni visive affidabili a quasi 10.000 clienti del settore e ottenuto un ampio riconoscimento e supporto a lungo termine.