A quais fatores-chave devemos prestar atenção ao selecionar câmeras industriais?

Como componente central dos sistemas de visão mecânica, as câmeras industriais desempenham um papel vital na fabricação moderna, na inspeção automatizada e no controle de qualidade. Uma câmera adequada não afeta apenas a resolução e a qualidade da imagem, mas também afeta a estabilidade e a precisão da detecção de todo o sistema de visão. Então, em quais aspectos precisamos nos concentrar ao selecionar?

1. Tipos de câmeras industriais

De acordo com as diferentes estruturas de sensores, as câmeras industriais são divididas principalmente emcâmera de varredura de área eExistem dois tipos de câmeras de varredura de linha :

Câmera de varredura de área: Possui alta resolução espacial e pode obter uma imagem bidimensional completa de uma só vez, sendo amplamente utilizada em cenários de inspeção geral.

Câmera de varredura de linha: realiza digitalização em alta velocidade com uma única linha de pixels, especialmente adequada para imagens de objetos em movimento contínuo, como indústrias de impressão, têxteis e classificação em alta velocidade.

Além disso, de acordo com o tipo de chip sensor, as câmeras industriais podem ser divididas em CCD e CMOS:

Câmera CCD: qualidade de imagem estável e baixo ruído, mas o custo de fabricação é alto e a participação de mercado atual é baixa.

Câmera CMOS: Com alta integração, baixo consumo de energia e óbvias vantagens de custo, tornou-se a escolha principal no mercado atual.

2. Principais parâmetros de desempenho de câmeras industriais

1. Seleção de câmera em preto e branco/colorido

Na mesma resolução, a precisão da imagem das câmeras em preto e branco é geralmente maior do que a das câmeras coloridas, especialmente em tarefas como detecção de bordas, extração de contornos e medição de tamanho.
Câmeras em preto e branco geram informações em escala de cinza diretamente, têm velocidade de processamento rápida e baixo ruído e são a primeira escolha para muitos cenários de inspeção industrial; câmeras coloridas são mais adequadas para necessidades como reconhecimento de cores e julgamento de classificação.

2. Método de cálculo de resolução

A resolução precisa ser deduzida com base na precisão da detecção e no **campo de visão (FOV)**:
resolução unidirecional da câmera = campo de visão ÷ precisão teórica.
Ao escolher uma resolução, você também precisa considerar o poder de computação do sistema: quanto maior a resolução e maior a taxa de quadros, maior será a pressão no desempenho e na largura de banda da CPU/GPU, o que pode levar a uma diminuição na velocidade de processamento. Portanto, é necessário encontrar um equilíbrio entre a qualidade da imagem e o desempenho do sistema.

3. Profundidade de pixel (profundidade de bits)

A profundidade de bits do pixel (normalmente 8 bits/10 bits/12 bits) reflete o número de níveis de cinza que a imagem pode apresentar.

Quanto maior a profundidade do pixel, mais ricos serão os níveis de tons de cinza da imagem e maior será a precisão da medição;

No entanto, quanto maior a profundidade de bits, maior será a quantidade de dados de imagem, o que reduzirá a velocidade de transmissão e processamento do sistema e aumentará a dificuldade de integração do sistema (como largura de banda do cabo, requisitos de cache, etc.).
Portanto, é necessário fazer uma seleção razoável com base nos requisitos de precisão da escala de cinza da cena de detecção.

4. Requisitos de imagem para cenas de movimento de alta velocidade

Ao fotografar objetos em movimento em alta velocidade, as câmeras comuns terão problemas como manchas, desfoque e deformação. Isto é causado principalmente pela incompatibilidade entre a velocidade do objeto e o tempo de exposição.

Para obter uma imagem clara, você deve se concentrar nos dois itens a seguir:

(1) Tempo de exposição

Ele precisa ser satisfeito:
velocidade de movimento do objeto Vp × tempo de exposição Ts < mancha máxima permitida S.
Quanto mais rápida for a velocidade do objeto, menor será o tempo de exposição necessário; a exposição curta requer uma sensibilidade mais alta da câmera para evitar que a imagem fique muito escura.

(2) Taxa de quadros

A taxa de quadros representa o número de imagens que a câmera pode produzir por segundo e está relacionada ao tamanho da imagem, tempo de exposição, largura de banda de transmissão, etc.
Câmeras com alta taxa de quadros podem capturar imagens contínuas de objetos em movimento em alta velocidade para evitar fotos perdidas e quadros perdidos.
Ao configurar o sistema, certifique-se de:

A taxa de quadros é maior que o requisito de ritmo de movimento

A velocidade de processamento do algoritmo é concluída dentro do tempo de exposição da câmera + tempo de transmissão,
caso contrário, pode causar perda de quadro e detecção perdida.

Além disso, para detecção de movimento em alta velocidade, geralmente é recomendado escolher uma câmera de **Global Shutter** para evitar a deformação de objetos em movimento rápido.

5. Selecione o tipo de interface

Os parâmetros de interface comuns são os seguintes:

Selecione o tipo de interface	USB2.0	USB3.0	GigE (Gigabit Ethernet)	Link da câmera
Velocidade teórica	480 Mbps	5 Gbps	1Gbps	5,4 Gbps
Distância de transmissão	5m	3m	100m	10m

A interface das câmeras industriais não está apenas relacionada à largura de banda de transmissão de dados, mas também frequentemente assume a função de fonte de alimentação. Por exemplo: a interface USB pode fornecer energia diretamente e a fiação é simples; a interface GigE (Gigabit Ethernet) pode realizar transmissão de dados e linha de energia através de PoE (Power over Ethernet), com alta estabilidade e longa distância de transmissão. Ao selecionar o tipo de interface, a velocidade de transmissão, a estabilidade, o método de fornecimento de energia, o limite de comprimento do cabo e a compatibilidade do sistema devem ser considerados de forma abrangente para garantir que corresponda a toda a solução visual.

A seleção de câmeras industriais é um processo que requer compensações multidimensionais. Somente compreendendo totalmente os cenários de aplicação e os requisitos de detecção, e combinando fatores como qualidade de imagem, parâmetros de desempenho, capacidade de computação do sistema, orçamento de custos, compatibilidade de interface e escalabilidade futura, uma solução de câmera e visão verdadeiramente adequada pode ser selecionada. Ao selecionar uma marca, você também deve se concentrar em saber se ela oferece suporte ao desenvolvimento personalizado e se fornece um SDK completo e fácil de usar para facilitar o desenvolvimento secundário e a integração de algoritmos de processamento de imagem personalizados para atender às necessidades mais profundas de aplicação do sistema.

Zhixiang Vision é um provedor de soluções de integração de hardware de visão industrial e um provedor de serviços de desenvolvimento de aplicativos de visão com vasta experiência no setor. Continuamos a inovar em pesquisa e desenvolvimento de tecnologia e práticas de aplicação, e cultivamos profundamente câmeras industriais e linhas de produtos de visão, e formamos uma matriz de produtos multisséries cobrindo câmeras industriais de rede Gigabit, câmeras USB 2.0/USB3.0, câmeras estéreo multi-visualização, etc.