Введение:Камеры машинного компьютерного зрения.
Видеокамеры машинного зрения: как выбрать и подобрать камеры для машинного компьютерного зрения для автоматизации производства. Обработка изображения в организации машинного зрения — это первый этап сборки, в котором видеокамеры играют важную роль, в которой без визуализации изображения не получится организовать компьютерное машинное зрение. Поэтому для подбора видеокамеры отводится отдельное тщательное решение по подбору и окончательному выбору видеокамеры, которая будет подходить под все технологические требования и решения проекта. В сегодняшней информационной статье рассмотрим, какие видеокамеры применяются в промышленности под названием индустриальные промышленные видеокамеры машинного, или иначе, компьютерного зрения.
Теперь подробно рассмотрим, какие есть типы видеокамер машинного зрения, как эти камеры различаются между собой и на что важно обратить внимание при выборе промышленной индустриальной камеры.
Начнем с самого главного отличия — все видеокамеры, даже не промышленного назначения, начинаются с сенсора изображения, применяемого в камере. Сенсор изображения, или иначе датчик изображения, закладывает все характеристики и возможности для дальнейшей визуализации изображения. Какие типы сенсоров изображения применяются в камерах промышленного назначения — такие чипы выведены у производителей сенсоров изображения в отдельную нишу с отдельным разделом и имеют заводскую маркировку «Промышленные сенсоры изображения». Теперь рассмотрим подробней, какие производители занимают большую нишу производства промышленных сенсоров изображения из мировых поставщиков.
Рассмотрим, какие типы сенсоров изображения сегодня предлагает компания Sony, а также другие поставщики — лидеры мирового рынка по разработкам промышленных типов сенсоров изображения для машинного зрения.
Компания Sony, ведущий мировой разработчик сенсоров изображения, предлагает линейку промышленных сенсоров изображения, разработанных целенаправленно для приложения: машинное зрение, промышленные видеокамеры. Данные типы сенсоров имеют запатентованный Sony логотип под которыми эти типы промышленных сенсоров изображения поступают в продажу и мы часто можем встретить в описании честных сборщиков камер машинного зрения что в э
той камере применяется к примеру сенор изображения SONY Pregius или Pregius S
В чем отличие сенсоров изображения SONY Pregius и Pregius S, об этом рассказываем и показываем ниже в этой полезной информационной технической статье, полностью посвященной глубокому пониманию типов, видов и отличий камер индустриального машинного назначения с применяемыми сенсорами изображения SONY Pregius и Pregius S.
На этой оригинальной диаграмме, любезно предоставленной компанией Sony, расположенной ниже, показаны все типы сенсоров изображения, разработанные Sony целенаправленно для применения в промышленных индустриальных видеокамерах.
Пояснение и уточнения к этой диаграмме -таблице индустриальные сенсоры изображения Sony расположенной ниже.
• Камеры серии 5.8 благодаря размеру пикселя 5,86 мкм могут похвастаться исключительной чувствительностью и высоким соотношением сигнал/шум.• Камеры серии 4.5 имеют размер пикселя 4,5 мкм и широкий динамический диапазон, что позволяет снимать как яркие, так и темные участки даже в условиях высокой контрастности.
• Серия 3.4 оснащена пикселями 3,45 мкм, что обеспечивает сбалансированное соотношение размеров и разрешения пикселей. Это стандартная модель для промышленных датчиков изображения, которая подходит для различных применений. Благодаря богатому ассортименту вы обязательно найдете продукт, идеально подходящий для ваших целей.
• В моделях серии 2.7 реализована новейшая конструкционная технология Pregius S в виде CMOS - матрицы с разрешением 2,74 мкм. Эти небольшие датчики с высоким разрешением позволяют получать изображения высокой четкости быстро движущихся объектов.
• Камеры серии 2.2 имеют размер пикселя 2,25 мкм и компактны, но при этом обладают высоким разрешением, что позволяет выполнять высокоскоростную фотосъемку высокой четкости. Усовершенствованная структура стека обеспечивает отличную зависимость угла падения света и лучшую чувствительность в области БИК.(ближней ИК области 650-900 nM)
Эти датчики изображения используются не только на производстве, но и в широком спектре других отраслей и применений, включая логистику, аэрофотосъемку и инспекцию инфраструктуры. Благодаря богатому ассортименту продукции Sony позволяет значительно усовершенствовать процессы в различных отраслях.
Таблица индустриальные сенсоры изображения Sony 2024 год оригинальные данные компании Sony
К этим таблицам существуют развернутые характеристики каждого показанного сенсора изображения на диаграмме. Дополнительные полные характеристики сенсоров изображения будут показаны на отдельной странице этого WEB сайта по этой ссылке: характеристики сенсоры изображения CMOS Sony промышленные приложения серии CMOS Pregius и CMOS Pregius S. В чем разница между двумя типами сенсоров изображения Pregius - новый Pregius S
Недавно была разработана технология Pregius S, которая включает в себя структуру с задней подсветкой. Эта структура позволяет уменьшить размер датчиков изображения и увеличить частоту кадров при сохранении высокого качества изображения. Благодаря этому, производственная линия становится ещё более эффективной.
Кроме того, использование ламинированной структуры расширило функциональные возможности. Как мы уже говорили, чем выше разрешение, тем ниже светочувствительность. Однако в новом сенсоре изображения Sony серии Pregius S эту зависимость удалось снизить.
В чем отличие от GLOBAL SHUTTER и ROLLING SHUTTER типов затвора?
Rolling shutter и Global shutter — это два разных способа считывания изображения с датчика CMOS. В режиме скользящего затвора разные строки пикселей датчика экспонируются в разное время, по мере строками поочередно сверху вниз, как «волна». В режиме глобального затвора все пиксели на датчике начинают и заканчивают экспозицию одновременно. Что дает ряд преимуществ, особенно при быстро меняющихся сценах событий за единицу времени. Важно не забывать при этом и про скорость съемки - количество кадров в секунду. В большинстве случаев fps = 60-120 кадров / секунду вполне достаточно для решения множества производственных задач машинного зрения.
Светочувствительность — сегодня одним из основных направлений развития сенсоров изображения является улучшение светочувствительности сенсоров изображения как в видимом диапазоне света, так и из ближней ИК области, при этом новое поколение сенсоров изображения способно видеть в цвете не только в диапазоне видимого света, но и из ближней ИК области. Для решения задач машинного зрения, когда важна светочувствительность камеры, а не скорость и одновременная экспозиция всех пикселей, можно выбрать камеры с Rolling shutter затвором. Такие камеры способны видеть в цвете в условиях сложной и даже очень сложной освещенности, обеспечивая скорость захвата изображения 60 кадров в секунду. Например, камеры CMOS Sony IMX 307 и IMX 462 имеют одинаковую светочувствительность SNR1s = 0,24 люкс.
Существуют также SWIR сенсоры изображения, способные работать в ИК дальнем диапазоне. Недавно Sony выпустила SWIR сенсор изображения, способный работать в большем диапазоне IR света, в том числе и в цветном стандарте, а не только в черно-белом, как это было ранее. В следующей статье мы подробно рассмотрим SWIR-камеры, так как это принципиально иная технология, и расскажем о сферах их применения.
Вот еще один глобальный мировой поставщик сенсоров изображения для промышленных камер, компания ON Semiconductor.
**Награда за инновации**
Одной из таких камер сегодня является камеры поступающие от различных OEM дизайнеров, сборщиков готовых камер с применяемым датчиком изображения AR0234CS. Который записывает видео 1080p и отдельные кадры со скоростью до 120 кадров в секунду (fps). Благодаря лучшей в отрасли эффективности затвора 2,3-мегапиксельная матрица создает четкие и четкие изображения, минимизирует покадровые искажения в высокоскоростных сценах и уменьшая артефакты движения, с которыми сталкиваются другие датчики изображения.
В камерах машинного зрения применяются WEB-камеры с USB 2.0 и USB 3.0 интерфейсом вывода изображения. Интерфейс USB 3.0 обеспечит более высокую скорость обмена данными, вот его характеристики. USB 3.0 — это новая версия интерфейса, которая обеспечивает гораздо более высокую скорость передачи данных по сравнению с предыдущей версией USB 2.0.
Максимальная скорость передачи информации по USB 3.0 составляет 5 Гбит/с, что в 10 раз больше, чем у USB 2.0 (480 Мбит/с). Благодаря этому, скорость передачи данных возрастает с 60 Мбайт/с до 600 Мбайт/с.
К примеру передать теперь данные 1 ТБ данных не за 8-10 часов, как раньше, а всего за 40-60 минут. Это значительное улучшение, которое делает работу с данными более эффективной и быстрой.
Что касается, что касается видеокамер с хорошо знакомым интерфейсом USB 2.0 480 Мбит/c (35–40 МБ/c)., способен на меньшую скорость передачи данных, но имеет свое превосходство в длине кабеля — взгляните на характеристики длины кабеля для USB-интерфейсов: USB 1.1 — 5 метров, USB 2.0 — 5 метров, USB 3.0 — 2–3 метра, USB 3.1 — 3 метра, USB 3.2 — 3 метра, USB 4 — 0,8 метра. Различия в цифрах обусловлены множеством факторов, таких как толщина металлических проводников, поддержка различных разъемов и другие параметры.
Важно! По этой причине нужно тщательно выбирать камеру и возможную максимальную длину ее кабеля.
Рассмотрим еще один интерфейс: Гигабитные промышленные камеры зрения GIGE, интерфейс Gigabit Ethernet -Интерфейсы Gige упрощают настройку нескольких камер, поддерживая вывод 100-метрового кабеля.
В настоящее время самым популярным интерфейсом в области машинного зрения является GigE (Ethernet). Он значительно превосходит другие интерфейсы по скорости передачи данных.
Решение, какой применить интерфейс для промышленной камеры, заключается исключительно от требования вашего проекта, при этом вовсе не обязательно покупать более дорогие камеры машинного зрения, если заложенные в них функции будут в дальнейшем не востребованы. Это приведет только к лишним издержкам.
Интерфейс интерфейса LVDS :
Последовательный протокол связи на основе интерфейса LVDS (Low Voltage Differential Signaling) известен своей высокой скоростью передачи данных, эффективной защитой от помех и низким энергопотреблением.Протокол был разработан с использованием технологии Channel link и включает в себя дополнительные сигналы управления передачей. Для его реализации используются штырьковые разъемы MDR-26.Протокол обеспечивает высокую скорость передачи данных до 6400 Мбит/c, эффективную защиту от помех и экономичное энергопотребление.
Кроме этого важно понимать что такое разрешение и точность промышленной камеры
Если размер снимаемого объекта, назовем его для простоты понимания мишенью, и его поле зрения фиксировано, то чем выше разрешение камеры, тем точнее и детальнее будет изображение.
При этом важно понимать, если это условие изменено и поле зрения не фиксировано, то камеры с разными разрешающими возможностями могут обеспечивать примерно одинаковую точность изображения. Присмотритесь к этим выводам и примите позицию, что использование камеры с большим количеством пикселей позволяет увеличить поле зрения, сократить количество необходимых снимков и повысить скорость считывания информации при соблюдении выше описанных условий.
Всегда ли нужно стремиться к более высокому разрешению — этот вопрос зависит от поставленной задачи. Если камера с разрешением 1 МП способна выполнить поставленную перед ней задачу, не стоит стремиться покупать камеры с более высоким разрешением, тем более что существует взаимосвязь: чем больше разрешение в камере, тем сложнее добиться светочувствительности, и разработчикам сенсоров изображения приходится увеличивать оптическую площадь сенсора изображения, что влечет к кратному увеличению стоимости такой камеры, а если учесть, что объектив также подбирается под оптическую площадь сенсора изображения, то и стоимость линз к такой камере измеряется гораздо большими величинами. Не стоит забывать про взаимосвязь скорость кадров в секунду и разрешение: при увеличении обоих значений цена растет эквивалентно. В этой статье мы не станем рассматривать оптические приборы и взаимосвязь между оптической площадью сенсора изображения и полем зрения в столь глубоком изучении. Расмотрим основные требования и понимания визуализации изображения с видеокамер.
Размер пикселя — это неизменная характеристика механической конструкции камеры. Точность же, напротив, является переменной величиной, которая зависит от поля зрения камеры. Чем меньше значение точности, тем выше её уровень.
Размер пикселя можно выразить следующим образом:
** Ширина поля зрения / Разрешение по ширине = Высота поля зрения / Разрешение по высоте.
для тех кто хочет погрузиться глубже в основы цифрового зрения может изучить эту статью на этом WEB сайте Микро оптическая Multi апертура системы визуализации цифрового зрения
.png)
Вот еще один лидер по производству сенсоров изображения для промышленных камер компания OmniVision
**Сенсоры изображения OMNIVISION для камер машинного зрения**Сегодня очень востребован новый сенсор изображения с глобальным затвором для промышленных камер OG02b10. Это новый тип сенсора изображения не давно выпущенный компанией OMNI стал популярен и очень востребован и имеет отличные отзывы у пользователей индустриальных камер с глобальным типом затвора.
В завершение статьи добавим несколько слов о дополнительных требованиях к камерам машинного зрения. От них требуется:
