În producția modernă și inspecția automată, camerele industriale au devenit o componentă cheie în sistemele de viziune artificială. Fie că este vorba despre producția electronică, testarea pieselor auto, ambalarea alimentelor sau testarea dispozitivelor medicale, camerele industriale, lentilele și sursele de lumină joacă un rol cheie. Împreună determină calitatea imaginii și acuratețea detectării sistemului. Selectarea rezonabilă a parametrilor, potrivirea lentilelor și metodele științifice de iluminare bazate pe nevoi afectează în mod direct dacă rezultatele detectării sunt exacte și fiabile. Acest articol va introduce clasificarea camerelor industriale, parametrii principali, principiile de potrivire a lentilelor, considerentele de selecție, precum și tipurile de surse de lumină și metodele de iluminare pentru a ajuta utilizatorii să înțeleagă mai bine aplicarea echipamentului de viziune artificială.
Clasificarea camerelor industriale
Camerele industriale sunt împărțite în principal în camere de scanare a zonei și camere de scanare linie în funcție de metodele de imagistică:
camera de scanare a zonei
O cameră de scanare a zonei colectează mai multe linii de imagini simultan și le emite în cadre. Are o gamă largă de aplicații, cum ar fi măsurarea suprafeței, formei, mărimii, poziției și chiar a temperaturii. O matrice bidimensională de pixeli este utilizată pentru a colecta întreaga imagine, care este potrivită pentru detectarea obiectelor staționare sau în mișcare cu viteză redusă. Avantajele sale sunt imaginea intuitivă și operarea ușoară.
Cameră de scanare în linie
Camerele cu scanare în linie au frecvență mare de scanare și rezoluție înaltă. Prin pixeli „linii” scanați linie cu linie, imaginea completă este cusată împreună. Folosit în mod obișnuit în liniile de producție de mare viteză sau inspecția de format mare, cum ar fi hârtie, pânză, piesele de stâlp a bateriei cu litiu, inspecția plăcilor PCB etc. Avantajele sale sunt rezoluția ridicată, viteza rapidă și nicio distorsiune a imaginii.
În plus, conform metodei de transmitere a datelor, camerele industriale pot fi, de asemenea, împărțite în tipuri de interfețe precum USB3.0, GigE, Camera Link și CoaXPress. Interfața USB3.0 este simplă și ușor de utilizat, în timp ce distanța de transmisie GigE este lungă. Camera Link și CoaXPress sunt mai potrivite pentru scenariile de detectare de mare viteză care necesită lățime de bandă de date extrem de mare.
Parametrii camerei industriale
În timpul procesului de selecție, parametrii de bază ai camerei determină performanța imaginii:
Rezoluție: numărul de pixeli pe care o cameră poate capta într-o imagine, care afectează nivelul de detaliu și acuratețea măsurării imaginii și determină dacă detaliile obiectului detectat pot fi prezentate clar. De exemplu, camerele de înaltă rezoluție sunt necesare pentru a detecta zgârieturile minuscule, altfel acestea sunt ușor de ratat.
Frecvența cadrelor: indică numărul de imagini capturate de cameră pe secundă, care este strâns legat de ciclul de producție. Liniile de producție de mare viteză trebuie să utilizeze camere cu frecvență mare de cadre pentru a evita detectarea incompletă din cauza pierderii cadrelor de imagine. Camerele cu viteză mare de cadre sunt potrivite pentru capturarea și analizarea obiectelor care se mișcă rapid.
Dimensiunea pixelului: dimensiunea unui pixel este aria fiecărui pixel. Cu cât dimensiunea pixelilor este mai mare, cu atât fotosensibilitatea este mai puternică și zgomotul este mai mic; cu cât pixelul este mai mic, cu atât rezoluția este mai mare, dar cerințele pentru condițiile de iluminare sunt mai stricte.
Interval dinamic: reprezintă intervalul de semnale luminoase detectate de cameră. Pentru o cameră fixă, intervalul său dinamic este o valoare fixă și nu se modifică odată cu modificările condițiilor externe. Măsurarea capacităților de imagine ale camerei atunci când există zone puternice de lumină și întuneric în același timp, acest lucru este, de asemenea, important pentru detectarea suprafețelor metalice și a pieselor de prelucrat reflectorizante.
Lățimea de bandă a interfeței: Asigurați-vă că imaginile colectate pot fi transmise la computerul industrial în timp util pentru a evita afectarea rezultatelor detectării din cauza întârzierii sau a lățimii de bandă insuficiente.
Acești parametri au cerințe diferite în diferite scenarii de aplicare. De exemplu, industria electronică 3C se concentrează pe rezoluție înaltă și rata de cadre ridicată, în timp ce sortarea logistică pune mai mult accent pe transmisia de mare viteză și performanța în timp real.
Cum să potriviți camerele industriale cu obiectivele
Camerele și lentilele sunt o pereche inseparabilă și numai atunci când sunt potrivite corect pot atinge performanțe maxime:
Resolution Match: rezoluția optică a obiectivului trebuie să se potrivească cu pixelii camerei. Dacă utilizați o cameră de înalți pixeli cu un obiectiv cu rezoluție scăzută, calitatea imaginii va fi mult redusă.
Acoperirea suprafeței țintă: obiectivul trebuie să acopere suprafața țintă a senzorului camerei, altfel vor apărea probleme precum vignetarea și imaginile incomplete.
Selectarea distanței focale: în funcție de dimensiunea obiectului de detectare și de spațiul de instalare al camerei, selectați un obiectiv cu o distanță focală adecvată pentru a vă asigura că câmpul vizual necesar este complet.
Lentile speciale: De exemplu, lentilele telecentrice sunt adesea folosite pentru măsurarea dimensională de înaltă precizie pentru a evita erorile de perspectivă; Lentilele cu deschidere mare clară sunt potrivite pentru imagini în medii cu lumină scăzută.
De exemplu, în inspecția aspectului bateriilor cu litiu, este adesea necesară o cameră industrială de înaltă rezoluție cuplată cu un obiectiv telecentric pentru a măsura cu precizie dimensiunile și a identifica defectele extrem de subtile.
La ce să acordați atenție atunci când alegeți camere industriale
În aplicațiile practice, selecția camerei ar trebui să combine următorii factori:
Caracteristicile obiectului de detectare: Este pentru a detecta dimensiunea, defecte de suprafață sau recunoașterea codurilor de bare? Diferitele sarcini au cerințe diferite pentru rezoluție și viteza de imagine.
Viteza liniei de producție: cu cât linia de producție este mai rapidă, cu atât este mai mare rata de cadre a camerei și cerințele de lățime de bandă a interfeței.
Mediul de lucru: Praful, vibrațiile, umiditatea și schimbările de temperatură trebuie luate în considerare. De exemplu, dacă lucrați în aer liber sau într-un mediu cu umiditate ridicată, ar trebui să alegeți o cameră industrială cu grad de protecție IP67.
Compatibilitate cu sistemul: Camera trebuie să funcționeze perfect cu obiectivul, sursa de lumină, cardul de captură și software-ul pentru a asigura funcționarea stabilă a întregului sistem.
Care sunt sursele de lumină comune?
Sursa de lumină este o parte esențială a vederii artificiale. Selectarea rezonabilă a sursei de lumină poate îmbunătăți considerabil efectul imaginii:
Sursă de lumină circulară: Oferă iluminare uniformă, potrivită pentru inspecția suprafeței și identificarea defectelor.
Sursă de lumină bară: Acoperă o suprafață mare a piesei de prelucrat și este adesea folosită pentru inspecția ambalajelor, a suprafețelor din sticlă sau metal.
Sursa de iluminare de fundal: evidențiază conturul piesei de prelucrat pentru măsurarea dimensională și detectarea obiectelor străine.
Sursă de lumină coaxială: potrivită pentru detectarea suprafeței materialelor reflectorizante pentru a se asigura că detaliile nu sunt perturbate de lumina puternică.
Sursă de lumină punctuală: concentrează iluminarea pe o zonă mică pentru detectarea locală a detaliilor.
Cum se aprinde corect
Nu numai că trebuie să alegi sursa de lumină potrivită, dar și modul în care o folosești este important. Metodele comune de iluminare includ:
Iluminare frontală: Iluminează uniform întreaga piesă de prelucrat, potrivită pentru observarea generală.
Iluminare laterală: evidențiază defectele de textură și de suprafață, cum ar fi zgârieturi, lovituri etc.
Iluminare de fundal: Îmbunătățește contururile și marginile, utilizate pe scară largă în măsurarea dimensională și detectarea obiectelor străine.
Iluminare cu mai multe unghiuri: potrivită pentru piese complexe de prelucrat, reducând detectarea punctelor moarte cauzate de umbre și reflexii.
De exemplu, în inspecția pieselor metalice, iluminarea laterală poate evidenția eficient defectele de suprafață, în timp ce în inspecția sticlei, iluminarea din spate poate evidenția fisuri și obiecte străine.
În inspecția cu viziune artificială, camerele industriale, lentilele și sursele de lumină formează împreună un sistem de viziune complet. Configurația rezonabilă a parametrilor camerei, selecția științifică a obiectivului și metoda corectă de iluminare determină în mod direct acuratețea și stabilitatea rezultatelor detectării. În aplicațiile practice, Zhixiang Vision ia în considerare în mod cuprinzător selecția și potrivirea clienților pe baza sarcinilor de inspecție, viteza liniei de producție și factorii de mediu, construind astfel un sistem de inspecție vizuală eficient și stabil.
Odată cu adăugarea AI și a algoritmilor de deep learning, funcțiile camerelor industriale nu se vor limita doar la „imagini”, ci se vor dezvolta treptat în direcția recunoașterii inteligente și a analizei datelor. Aceasta înseamnă că viitoarele sisteme de viziune industrială vor juca un rol mai important în industria de producție, oferind un sprijin solid companiilor pentru a reduce costurile, a crește eficiența și a îmbunătăți ratele de randament.
