Na fabricação moderna e na inspeção automatizada, as câmeras industriais se tornaram um componente-chave nos sistemas de visão mecânica. Quer se trate de fabricação de eletrônicos, testes de peças automotivas, embalagens de alimentos ou testes de dispositivos médicos, câmeras industriais, lentes e fontes de luz desempenham um papel fundamental. Juntos, eles determinam a qualidade da imagem e a precisão da detecção do sistema. A seleção razoável de parâmetros, a correspondência de lentes e os métodos científicos de iluminação com base nas necessidades afetam diretamente se os resultados de detecção são precisos e confiáveis. Este artigo apresentará a classificação de câmeras industriais, parâmetros principais, princípios de correspondência de lentes, considerações de seleção, bem como tipos de fontes de luz e métodos de iluminação para ajudar os usuários a entender melhor a aplicação de equipamentos de visão artificial.
Classificação de câmeras industriais
As câmeras industriais são divididas principalmente em câmeras de varredura de área e câmeras de varredura de linha de acordo com os métodos de imagem:
câmera de varredura de área
Uma câmera de varredura de área coleta várias linhas de imagens por vez e as exibe em quadros. Possui uma ampla gama de aplicações, como medição de área, forma, tamanho, posição e até temperatura. Uma matriz de pixels bidimensional é usada para coletar a imagem inteira, o que é adequado para detectar objetos estacionários ou em movimento de baixa velocidade. Suas vantagens são imagens intuitivas e fácil operação.
Câmera de varredura de linha
As câmeras de varredura de linha possuem alta frequência de varredura e alta resolução. Através de pixels 'linha' digitalizados linha por linha, a imagem completa é costurada. Comumente usado em linhas de produção de alta velocidade ou inspeção de grande formato, como papel, tecido, peças polares de bateria de lítio, inspeção de placa PCB, etc.
Além disso, de acordo com o método de transmissão de dados, as câmeras industriais também podem ser divididas em tipos de interface como USB3.0, GigE, Camera Link e CoaXPress. A interface USB3.0 é simples e fácil de usar, enquanto a distância de transmissão GigE é longa. Camera Link e CoaXPress são mais adequados para cenários de detecção de alta velocidade que exigem largura de banda de dados extremamente alta.
Parâmetros de câmeras industriais
Durante o processo de seleção, os parâmetros principais da câmera determinam o desempenho da imagem:
Resolução: O número de pixels que uma câmera pode capturar em uma imagem, o que afeta o nível de detalhe e a precisão da medição da imagem e determina se os detalhes do objeto detectado podem ser apresentados com clareza. Por exemplo, são necessárias câmeras de alta resolução para detectar pequenos arranhões, caso contrário eles passarão facilmente despercebidos.
Taxa de quadros: Indica a quantidade de imagens capturadas pela câmera por segundo, o que está intimamente relacionado ao ciclo de produção. As linhas de produção de alta velocidade devem usar câmeras com alta taxa de quadros para evitar detecção incompleta devido à perda de quadros da imagem. Câmeras com alta taxa de quadros são adequadas para capturar e analisar objetos em movimento rápido.
Tamanho do pixel: O tamanho de um pixel é a área de cada pixel. Quanto maior o tamanho do pixel, mais forte será a fotossensibilidade e menor será o ruído; quanto menor o pixel, maior a resolução, mas os requisitos para as condições de iluminação são mais rigorosos.
Faixa dinâmica: representa a faixa de sinais de luz detectados pela câmera. Para uma câmera fixa, sua faixa dinâmica é um valor fixo e não muda com alterações nas condições externas. Medir as capacidades de imagem da câmera quando existem áreas fortes e escuras ao mesmo tempo, isso também é importante para a detecção de superfícies metálicas e peças refletivas.
Largura de banda da interface: Certifique-se de que as imagens coletadas possam ser transmitidas ao computador industrial a tempo de evitar afetar os resultados da detecção devido a atraso ou largura de banda insuficiente.
Esses parâmetros têm requisitos diferentes em diferentes cenários de aplicação. Por exemplo, a indústria eletrônica 3C concentra-se em alta resolução e alta taxa de quadros, enquanto a classificação logística dá mais ênfase à transmissão de alta velocidade e ao desempenho em tempo real.
Como combinar câmeras industriais com lentes
Câmeras e lentes são um par inseparável e somente quando combinadas adequadamente podem atingir o desempenho máximo:
Correspondência de resolução: A resolução óptica da lente deve corresponder aos pixels da câmera. Se você usar uma câmera de alto pixel com lentes de baixa resolução, a qualidade da imagem será bastante reduzida.
Cobertura da superfície alvo: A lente precisa cobrir a superfície alvo do sensor da câmera, caso contrário, ocorrerão problemas como vinhetas e imagens incompletas.
Seleção da distância focal: De acordo com o tamanho do objeto de detecção e o espaço de instalação da câmera, selecione uma lente com uma distância focal apropriada para garantir que o campo de visão necessário esteja completo.
Lentes especiais: Por exemplo, lentes telecêntricas são frequentemente usadas para medições dimensionais de alta precisão para evitar erros de perspectiva; lentes de grande abertura transparente são adequadas para imagens em ambientes com pouca luz.
Por exemplo, na inspeção da aparência de baterias de lítio, muitas vezes é necessária uma câmera industrial de alta resolução acoplada a uma lente telecêntrica para medir dimensões com precisão e identificar defeitos extremamente sutis.
O que prestar atenção ao selecionar câmeras industriais
Em aplicações práticas, a seleção da câmera deve combinar os seguintes fatores:
Características do objeto de detecção: É para detectar tamanho, defeitos superficiais ou reconhecimento de código de barras? Tarefas diferentes têm requisitos diferentes de resolução e velocidade de imagem.
Velocidade da linha de produção: Quanto mais rápida for a linha de produção, maior será a taxa de quadros da câmera e os requisitos de largura de banda da interface.
Ambiente de trabalho: Poeira, vibração, umidade e mudanças de temperatura precisam ser consideradas. Por exemplo, se você estiver trabalhando ao ar livre ou em um ambiente de alta umidade, você deve escolher uma câmera industrial com classificação de proteção IP67.
Compatibilidade do sistema: A câmera deve funcionar perfeitamente com a lente, fonte de luz, placa de captura e software para garantir a operação estável de todo o sistema.
Quais são as fontes de luz comuns?
A fonte de luz é uma parte crucial da visão mecânica. A seleção razoável da fonte de luz pode melhorar significativamente o efeito de imagem:
Fonte de luz circular: Fornece iluminação uniforme, adequada para inspeção de superfícies e identificação de defeitos.
Fonte de luz em barra: Cobre uma grande área da peça de trabalho e é frequentemente usada para inspeção de embalagens, vidros ou superfícies metálicas.
Fonte de luz de fundo: destaca o contorno da peça para medição dimensional e detecção de objetos estranhos.
Fonte de luz coaxial: adequada para detectar a superfície de materiais reflexivos para garantir que os detalhes não sejam perturbados pela luz forte.
Fonte de luz pontual: Concentra a iluminação em uma pequena área para detecção de detalhes locais.
Como iluminar corretamente
Você não deve apenas escolher a fonte de luz certa, mas também é importante como você a usa. Os métodos de iluminação comuns incluem:
Iluminação frontal: Ilumina uniformemente toda a peça de trabalho, adequada para observação geral.
Iluminação lateral: destaca defeitos de textura e superfície, como arranhões, amassados, etc.
Retroiluminação: Melhora contornos e bordas, amplamente utilizada em medição dimensional e detecção de objetos estranhos.
Iluminação multiângulo: adequada para peças complexas, reduzindo pontos cegos de detecção causados por sombras e reflexos.
Por exemplo, na inspeção de peças metálicas, a iluminação lateral pode efetivamente destacar defeitos superficiais, enquanto na inspeção de vidro, a iluminação traseira pode destacar rachaduras e objetos estranhos.
Na inspeção de visão mecânica, câmeras industriais, lentes e fontes de luz juntas formam um sistema de visão completo. A configuração razoável dos parâmetros da câmera, a seleção científica da lente e o método de iluminação correto determinam diretamente a precisão e a estabilidade dos resultados de detecção. Em aplicações práticas, a Zhixiang Vision considera de forma abrangente a seleção e correspondência do cliente com base nas tarefas de inspeção, velocidade da linha de produção e fatores ambientais, construindo assim um sistema de inspeção visual eficiente e estável.
Com a adição de IA e algoritmos de aprendizagem profunda, as funções das câmeras industriais não se limitarão apenas à 'imagem', mas se desenvolverão gradualmente na direção do reconhecimento inteligente e da análise de dados. Isto significa que os futuros sistemas de visão industrial desempenharão um papel mais importante na indústria transformadora, fornecendo um apoio sólido às empresas para reduzir custos, aumentar a eficiência e melhorar as taxas de rendimento.
