Aké kľúčové faktory si treba všímať pri výbere priemyselných kamier?

Ako základná súčasť systémov strojového videnia zohrávajú priemyselné kamery zásadnú úlohu v modernej výrobe, automatizovanej inšpekcii a kontrole kvality. Vhodná kamera ovplyvňuje nielen rozlíšenie obrazu a kvalitu obrazu, ale ovplyvňuje aj stabilitu a presnosť detekcie celého systému videnia. Na aké aspekty sa teda musíme pri výbere zamerať?

1. Typy priemyselných kamier

Podľa rôznych štruktúr senzorov sa priemyselné kamery delia hlavne nakamera na skenovanie oblasti aExistujú dva typy kamier s riadkovým skenovaním :

Kamera Area Scan: Má vysoké priestorové rozlíšenie a dokáže získať kompletný dvojrozmerný obraz naraz a je široko používaná vo všeobecných scenároch inšpekcie.

Kamera s riadkovým skenovaním: vykonáva vysokorýchlostné skenovanie s jedným riadkom pixelov, zvlášť vhodné na zobrazovanie kontinuálne sa pohybujúcich objektov, ako je tlač, textilný priemysel a vysokorýchlostné triedenie.

Navyše, podľa typu senzorového čipu možno priemyselné kamery rozdeliť na CCD a CMOS:

CCD kamera: stabilná kvalita obrazu a nízky šum, ale výrobné náklady sú vysoké a súčasný podiel na trhu je nízky.

Kamera CMOS: Vďaka vysokej integrácii, nízkej spotrebe energie a zjavným cenovým výhodám sa stala hlavnou voľbou na súčasnom trhu.

2. Hlavné výkonové parametre priemyselných kamier

1. Výber čiernobielej/farebnej kamery

Pri rovnakom rozlíšení je presnosť zobrazovania čiernobielych kamier zvyčajne vyššia ako u farebných kamier, najmä pri úlohách, ako je detekcia hrán, extrakcia obrysov a meranie veľkosti.
Čiernobiele kamery priamo vydávajú informácie v odtieňoch sivej, majú vysokú rýchlosť spracovania a nízky šum a sú prvou voľbou pre mnohé scenáre priemyselnej kontroly; farebné kamery sú vhodnejšie pre potreby, ako je rozpoznávanie farieb a posudzovanie klasifikácie.

2. Metóda výpočtu rozlíšenia

Rozlíšenie je potrebné odvodiť na základe presnosti detekcie a **zorného poľa (FOV)**:
jednosmerné rozlíšenie kamery = zorné pole ÷ teoretická presnosť.
Pri výbere rozlíšenia je potrebné zvážiť aj výpočtový výkon systému: čím vyššie rozlíšenie a vyššia snímková frekvencia, tým väčší tlak na výkon CPU/GPU a šírku pásma môže viesť k zníženiu rýchlosti spracovania. Preto je potrebné nájsť rovnováhu medzi kvalitou obrazu a výkonom systému.

3. Hĺbka pixelov (bitová hĺbka)

Bitová hĺbka pixelu (zvyčajne 8 bitov/10 bitov/12 bitov) odráža počet úrovní šedej, ktoré môže obrázok predstavovať.

Čím vyššia je hĺbka pixelov, tým bohatšie sú úrovne sivej v obraze a tým vyššia je presnosť merania;

Čím väčšia je však bitová hĺbka, tým väčšie je množstvo obrazových údajov, čo zníži rýchlosť prenosu a spracovania systému a zvýši náročnosť systémovej integrácie (ako je šírka pásma kábla, požiadavky na vyrovnávaciu pamäť atď.).
Preto je potrebné urobiť rozumný výber na základe požiadaviek na presnosť v odtieňoch šedej detekčnej scény.

4. Požiadavky na zobrazovanie pre scény s vysokou rýchlosťou

Pri snímaní rýchlo sa pohybujúcich objektov budú mať bežné fotoaparáty problémy, ako sú rozmazanie, rozmazanie a deformácia. Je to spôsobené najmä nesúladom medzi rýchlosťou objektu a časom expozície.

Ak chcete získať jasný obraz, mali by ste sa zamerať na nasledujúce dve položky:

(1) Doba expozície

Je potrebné dodržať:
rýchlosť pohybu objektu Vp × expozičný čas Ts < maximálne povolené rozmazanie S.
Čím vyššia je rýchlosť objektu, tým kratší je požadovaný expozičný čas; krátka expozícia vyžaduje vyššiu citlivosť fotoaparátu, aby sa zabránilo príliš tmavému obrazu.

(2) Snímková frekvencia

Snímková frekvencia predstavuje počet obrázkov, ktoré môže kamera vytlačiť za sekundu, a súvisí s veľkosťou obrázka, časom expozície, šírkou prenosového pásma atď.
Kamery s vysokou snímkovou frekvenciou dokážu zachytiť súvislé obrázky rýchlo sa pohybujúcich objektov, aby sa vyhli chýbajúcim záberom a vypadnutým snímkam.
Pri nastavovaní systému sa uistite, že:

Snímková frekvencia je vyššia ako požiadavka na rytmus pohybu

Rýchlosť spracovania algoritmu je dokončená v rámci expozície kamery + času prenosu,
inak môže spôsobiť stratu snímky a zmeškanú detekciu.

Okrem toho sa pre vysokorýchlostnú detekciu pohybu vo všeobecnosti odporúča zvoliť kameru **Global Shutter**, aby nedošlo k deformácii rýchlo sa pohybujúcich objektov.

5. Vyberte typ rozhrania

Bežné parametre rozhrania sú nasledovné:

Vyberte typ rozhrania	USB 2.0	USB 3.0	GigE (gigabitový Ethernet)	Odkaz na fotoaparát
Teoretická rýchlosť	480 Mbps	5 Gbps	1 Gbps	5,4 Gbps
Prenosová vzdialenosť	5 m	3 m	100 m	10 m

Rozhranie priemyselných kamier nesúvisí len so šírkou pásma prenosu dát, ale často preberá aj funkciu napájania. Napríklad: USB rozhranie môže priamo napájať a zapojenie je jednoduché; Rozhranie GigE (Gigabit Ethernet) dokáže realizovať prenos dát a napájacieho vedenia cez PoE (Power over Ethernet), s vysokou stabilitou a dlhou prenosovou vzdialenosťou. Pri výbere typu rozhrania by sa mala komplexne zvážiť prenosová rýchlosť, stabilita, spôsob napájania, limit dĺžky kábla a systémová kompatibilita, aby sa zabezpečilo, že bude zodpovedať celému vizuálnemu riešeniu.

Výber priemyselných kamier je proces, ktorý si vyžaduje viacrozmerné kompromisy. Iba úplným pochopením aplikačných scenárov a požiadaviek na detekciu a kombináciou faktorov, akými sú kvalita obrazu, výkonové parametre, výpočtový výkon systému, nákladový rozpočet, kompatibilita rozhrania a budúca škálovateľnosť, je možné vybrať skutočne vhodné riešenie kamery a videnia. Pri výbere značky by ste sa mali zamerať aj na to, či podporuje prispôsobený vývoj a či poskytuje kompletnú a ľahko použiteľnú súpravu SDK na uľahčenie sekundárneho vývoja a integrácie vlastných algoritmov spracovania obrazu, aby sa splnili hlbšie aplikačné potreby systému.

Zhixiang Vision je poskytovateľ riešení na integráciu hardvéru pre priemyselné videnie a poskytovateľ služieb vývoja aplikácií pre víziu s bohatými priemyselnými skúsenosťami. Pokračujeme v inováciách v oblasti technologického výskumu a vývoja a aplikačnej praxe a hlboko kultivujeme produktové rady priemyselných kamier a videní a vytvorili sme viacsériovú produktovú maticu zahŕňajúcu gigabitové sieťové priemyselné kamery, USB2.0/USB3.0 kamery, multi-view stereo kamery, atď. Vďaka vysokému nákladovému výkonu, vysokej stabilite a dobrej kompatibilite sme poskytli spoľahlivé vizuálne riešenia takmer 10 000 zákazníkom z odvetvia a získali širokú podporu.