Na jakie kluczowe czynniki należy zwrócić uwagę przy wyborze kamer przemysłowych?

Jako podstawowy element systemów wizyjnych maszyn, kamery przemysłowe odgrywają kluczową rolę w nowoczesnej produkcji, zautomatyzowanej inspekcji i kontroli jakości. Odpowiednia kamera nie tylko wpływa na rozdzielczość i jakość obrazu, ale także na stabilność i dokładność wykrywania całego systemu wizyjnego. Na jakich zatem aspektach powinniśmy się skupić przy wyborze?

1. Typy kamer przemysłowych

Ze względu na różne konstrukcje czujników, kamery przemysłowe dzielą się głównie nakamera skanująca obszar iIstnieją dwa typy kamer ze skanowaniem liniowym :

Kamera skanująca obszar: Ma wysoką rozdzielczość przestrzenną i może uzyskać jednocześnie pełny dwuwymiarowy obraz i jest szeroko stosowana w ogólnych scenariuszach inspekcji.

Kamera ze skanowaniem liniowym: umożliwia szybkie skanowanie pojedynczej linii pikseli, szczególnie nadaje się do obrazowania stale poruszających się obiektów, takich jak drukarnie, tekstylia i szybkie sortowanie.

Ponadto ze względu na rodzaj chipa czujnika kamery przemysłowe można podzielić na CCD i CMOS:

Kamera CCD: stabilna jakość obrazu i niski poziom hałasu, ale koszt produkcji jest wysoki, a obecny udział w rynku niski.

Kamera CMOS: dzięki wysokiej integracji, niskiemu zużyciu energii i oczywistym zaletom kosztowym stała się głównym wyborem na obecnym rynku.

2. Główne parametry użytkowe kamer przemysłowych

1. Wybór kamery czarno-białej/kolorowej

Przy tej samej rozdzielczości dokładność obrazowania kamer czarno-białych jest zwykle wyższa niż kamer kolorowych, szczególnie w zadaniach takich jak wykrywanie krawędzi, wyodrębnianie konturów i pomiar rozmiaru.
Kamery czarno-białe bezpośrednio wyświetlają informacje w skali szarości, charakteryzują się dużą szybkością przetwarzania i niskim poziomem szumów, a także stanowią pierwszy wybór w wielu scenariuszach inspekcji przemysłowych; kamery kolorowe są bardziej odpowiednie do potrzeb takich jak rozpoznawanie kolorów i ocena klasyfikacji.

2. Metoda obliczania rozdzielczości

Rozdzielczość należy wywnioskować na podstawie dokładności detekcji i **pola widzenia (FOV)**:
rozdzielczość jednokierunkowa kamery = pole widzenia ÷ dokładność teoretyczna.
Wybierając rozdzielczość, należy również wziąć pod uwagę moc obliczeniową systemu: im wyższa rozdzielczość i większa liczba klatek na sekundę, tym większe obciążenie procesora/GPU i przepustowości, co może prowadzić do zmniejszenia szybkości przetwarzania. Dlatego należy znaleźć równowagę pomiędzy jakością obrazowania a wydajnością systemu.

3. Głębia pikseli (głębokość bitowa)

Głębia bitowa piksela (zwykle 8 bitów/10 bitów/12 bitów) odzwierciedla liczbę poziomów szarości, jakie może prezentować obraz.

Im większa głębokość pikseli, tym bogatsze poziomy szarości obrazu i wyższa dokładność pomiaru;

Jednak im większa głębia bitowa, tym większa ilość danych obrazu, co zmniejszy prędkość transmisji i przetwarzania systemu oraz zwiększy trudność integracji systemu (np. przepustowość kabla, wymagania dotyczące pamięci podręcznej itp.).
Dlatego konieczne jest dokonanie rozsądnego wyboru w oparciu o wymagania dotyczące dokładności w skali szarości wykrywanej sceny.

4. Wymagania dotyczące obrazowania scen dynamicznych

Podczas fotografowania szybko poruszających się obiektów zwykłe aparaty będą miały problemy, takie jak rozmazywanie, rozmycie i deformacja. Jest to spowodowane głównie niedopasowaniem prędkości obiektu i czasu ekspozycji.

Aby uzyskać jasny obraz, należy skupić się na dwóch następujących elementach:

(1) Czas ekspozycji

Należy spełnić:
prędkość ruchu obiektu Vp × czas naświetlania Ts < maksymalne dopuszczalne rozmazanie S.
Im większa prędkość obiektu, tym krótszy wymagany czas naświetlania; krótka ekspozycja wymaga wyższej czułości aparatu, aby zdjęcie nie było zbyt ciemne.

(2) Liczba klatek na sekundę

Liczba klatek na sekundę reprezentuje liczbę obrazów, które kamera może wyświetlić na sekundę i jest powiązana z rozmiarem obrazu, czasem ekspozycji, przepustowością transmisji itp.
Kamery o dużej szybkości klatek mogą rejestrować ciągłe obrazy szybko poruszających się obiektów, aby uniknąć brakujących ujęć i pomijanych klatek.
Konfigurując system upewnij się, że:

Liczba klatek na sekundę jest wyższa niż wymagana rytmu ruchu

Szybkość przetwarzania algorytmu kończy się w czasie ekspozycji kamery + czasu transmisji,
w przeciwnym razie może to spowodować utratę klatek i brak detekcji.

Ponadto w przypadku szybkiego wykrywania ruchu ogólnie zaleca się wybranie kamery **Globalna migawka**, aby uniknąć deformacji szybko poruszających się obiektów.

5. Wybierz typ interfejsu

Typowe parametry interfejsu są następujące:

Wybierz typ interfejsu	USB2.0	USB3.0	GigE (Gigabitowy Ethernet)	Połączenie z kamerą
Prędkość teoretyczna	480Mbps	5 Gb/s	1 Gb/s	5,4 Gb/s
Odległość transmisji	5 m	3 m	100 m	10 m

Interfejs kamer przemysłowych nie jest związany tylko z przepustowością transmisji danych, ale często przejmuje także funkcję zasilania. Na przykład: interfejs USB może bezpośrednio zasilać, a okablowanie jest proste; interfejs GigE (Gigabit Ethernet) może realizować transmisję danych i linii energetycznej poprzez PoE (Power over Ethernet), z wysoką stabilnością i dużą odległością transmisji. Przy wyborze typu interfejsu należy kompleksowo uwzględnić prędkość transmisji, stabilność, sposób zasilania, dopuszczalną długość kabla oraz kompatybilność systemu, aby zapewnić, że będzie on pasował do całości rozwiązania wizualnego.

Wybór kamer przemysłowych to proces wymagający wielowymiarowych kompromisów. Tylko pełne zrozumienie scenariuszy zastosowań i wymagań dotyczących wykrywania oraz połączenie czynników, takich jak jakość obrazu, parametry wydajności, moc obliczeniowa systemu, budżet kosztów, kompatybilność interfejsów i przyszła skalowalność, pozwalają wybrać naprawdę odpowiednią kamerę i rozwiązanie wizyjne. Wybierając markę, należy również skupić się na tym, czy wspiera ona rozwój dostosowany do indywidualnych potrzeb oraz czy zapewnia kompletny i łatwy w użyciu pakiet SDK ułatwiający rozwój wtórny i integrację niestandardowych algorytmów przetwarzania obrazu w celu zaspokojenia głębszych potrzeb aplikacji systemu.

Zhixiang Vision jest dostawcą rozwiązań do integracji sprzętu wizyjnego dla przemysłu i usługodawcą w zakresie opracowywania aplikacji wizyjnych z bogatym doświadczeniem branżowym. Nieustannie wprowadzamy innowacje w badaniach i rozwoju technologii oraz praktyce zastosowań, a także posiadamy głęboko rozwinięte linie produktów do kamer przemysłowych i systemów wizyjnych, a także utworzyliśmy wieloseryjną matrycę produktów obejmującą sieciowe kamery przemysłowe Gigabit, kamery USB2.0/USB3.0, kamery stereo z wieloma widokami itp. Dzięki wysokiej wydajności kosztowej, wysokiej stabilności i dobrej kompatybilności dostarczyliśmy niezawodne rozwiązania wizualne prawie 10 000 klientów z branży oraz zdobyliśmy szerokie uznanie i długoterminowe wsparcie.