Kamera perindustrian adalah komponen utama dalam sistem penglihatan mesin. Fungsi asas mereka adalah untuk menukar isyarat cahaya ke dalam isyarat elektrik yang teratur, dengan itu membolehkan pengambilalihan imej digital. Mereka digunakan secara meluas dalam pengeluaran perindustrian, pemeriksaan, pengukuran, dan bidang lain. Prinsip pengimejan mereka menyerupai pencitraan pinhole tetapi lebih kompleks. Cahaya yang dicerminkan dari subjek melalui lensa perindustrian, di mana ia dibiaskan dan diproyeksikan ke sensor fotosensitif kamera. Sensor ini biasanya caj - peranti digabungkan (CCD) atau logam pelengkap - oksida - semikonduktor (CMOS) sensor.
1. Prinsip kerja
Pengambilalihan Imej:Cahaya yang dicerminkan atau dihantar dari subjek dikumpulkan melalui lensa dan memberi tumpuan kepada sensor imej.
Penukaran fotoelektrik:Sensor imej (biasanya CCD atau CMOS) menukarkan isyarat cahaya ke dalam isyarat elektrik. Mengambil sensor CMOS sebagai contoh, setiap piksel mengandungi photodiode yang menghasilkan caj berkadar dengan intensiti cahaya apabila diterangi, yang kemudiannya ditukar menjadi isyarat voltan.
Pemprosesan Isyarat:Isyarat elektrik yang diperkuatkan melalui analog - ke - penukar digital (ADC) untuk menukar isyarat analog ke dalam isyarat digital. Isyarat digital ini diproses untuk membentuk data imej digital, dihantar ke komputer atau peranti lain untuk analisis berikutnya.
2. Ciri -ciri utama kamera perindustrian
Kebolehpercayaan yang tinggi:Kamera perindustrian direka untuk operasi berterusan yang berpanjangan, memastikan prestasi yang stabil dalam persekitaran yang keras seperti suhu tinggi, kelembapan yang tinggi, dan getaran.
Prestasi tinggi:Menyampaikan resolusi tinggi, kadar bingkai yang tinggi, pelbagai dinamik yang luas, dan kepekaan yang tinggi untuk memenuhi permintaan untuk pemeriksaan ketepatan dan penangkapan kelajuan tinggi -.
Reka bentuk modular:Biasanya menggunakan seni bina modular untuk integrasi lancar ke dalam peralatan dan sistem perindustrian yang pelbagai.
Antara muka yang serba boleh:Menyokong pelbagai jenis antara muka (misalnya, Gige, USB 3.0, pautan kamera, coaxpress) untuk menampung pelbagai jalur lebar dan jarak jauh.
Konfigurasi yang fleksibel:Menyokong pelbagai mod pencetus, kawalan pendedahan, dan fungsi pemprosesan imej untuk menyesuaikan diri dengan senario aplikasi yang pelbagai.
3. Kaedah Klasifikasi
Oleh Jenis Sensor Imej:
Kamera CCD:Menawarkan kualiti imej yang tinggi dan bunyi yang rendah, cemerlang dalam keadaan cahaya - rendah, tetapi mempunyai kos yang lebih tinggi dan penggunaan kuasa. Kamera CMOS adalah kos - berkesan, rendah - kuasa, dan mempunyai bacaan data cepat, walaupun kualiti imej sedikit lebih rendah.
Dengan warna output:Diklasifikasikan sebagai kamera warna dan monokrom (hitam - dan - kamera putih. Kamera warna menangkap maklumat warna yang kaya objek, sesuai untuk aplikasi yang memerlukan ketepatan warna, seperti pemeriksaan penampilan makanan dan pengesahan warna bahan bercetak; Kamera monokrom mempamerkan kepekaan cahaya yang lebih besar dan cemerlang dalam mengesan variasi skala kelabu dan butiran tekstur dalam objek. Mereka biasanya digunakan dalam senario yang memerlukan ketepatan yang tinggi, seperti pengukuran dimensi dan pengesanan kecacatan.
Dengan mengimbas kaedah:
Kamera mengimbas kawasan menangkap bingkai lengkap imej sekaligus, sesuai untuk mengesan objek statik atau mereka yang bergerak pada kelajuan perlahan. Line - Kamera mengimbas menangkap satu baris imej pada satu masa, membina imej lengkap melalui gerakan relatif antara objek dan kamera. Mereka biasanya digunakan untuk mengesan objek bergerak - yang tinggi dan tinggi - ketepatan satu - pengukuran dimensi, seperti dalam - Pemeriksaan baris bahan cetak dan pemeriksaan permukaan lembaran logam.
Dengan jenis isyarat output:Kamera analog dan kamera digital.
Dengan julat frekuensi tindak balas:Kamera cahaya (standard) yang kelihatan, kamera inframerah, kamera ultraviolet, dll.
4. Pengiraan Parameter Utama
(1) Resolusi
Definisi:Bilangan piksel yang ditangkap setiap bingkai imej, ditentukan oleh resolusi sensor imej kamera. Ini mewakili kuantiti piksel yang diatur pada satah sasaran sensor.
Kesan:Semasa penangkapan imej, resolusi kamera menjejaskan kualiti imej. Apabila pengimejan bidang pandangan yang sama (julat adegan), resolusi yang lebih tinggi menghasilkan perwakilan terperinci yang lebih jelas.
Perwakilan:Untuk Kawasan Kawasan -, resolusi biasanya dinyatakan sebagai dua nombor: resolusi mendatar (h) dan menegak (v), misalnya, 1920 (h) x 1080 (v). Nombor pertama menunjukkan bilangan piksel setiap baris, manakala nombor kedua menunjukkan bilangan baris piksel. Untuk talian - kamera imbasan, resolusi biasanya dilambangkan dalam ribuan (k), seperti 1k (1024), 2k (2048), 4k (4096), dan sebagainya.
Jumlah piksel=piksel mendatar × piksel menegak
Contoh:1920 × 1080=2, 073,600 piksel (kira -kira 2 juta piksel)
(2) Kedalaman piksel
Definisi:Bilangan bit per piksel, biasanya dinyatakan dalam bit.
Kesan:Kedalaman Pixel menentukan kekayaan skala kelabu imej. Lebih banyak bit meningkatkan keupayaan untuk menyatakan butiran imej, menghasilkan nilai skala kelabu yang lebih kaya dan lebih baik. Walau bagaimanapun, ini juga meningkatkan jumlah data, yang berpotensi mempengaruhi kelajuan pemprosesan imej sistem.
Nilai Biasa:8-bit paling biasa digunakan. Kamera digital juga boleh mempunyai konfigurasi 10-bit, 12-bit, atau 14-bit.
(3) kadar bingkai maksimum/kadar garis
Definisi:Kadar di mana kamera menangkap dan menghantar imej.
Perwakilan:Kadar bingkai biasanya digunakan untuk mengimbas kamera perindustrian kawasan -, diukur dalam FPS (bingkai sesaat), misalnya, 181fps menunjukkan kamera boleh menangkap sehingga 181 bingkai sesaat. Kadar baris terpakai untuk talian - mengimbas kamera perindustrian, diukur dalam kHz, contohnya, 80kHz menunjukkan kamera boleh menangkap sehingga 80,000 baris data imej sesaat.
Kesan:Kadar bingkai/frekuensi baris yang lebih tinggi membolehkan kamera menangkap lebih banyak imej per unit masa, menjadikannya sesuai untuk senario yang memerlukan penangkapan gerakan pesat.
Kaedah Pengiraan:Kadar bingkai=3 × kelajuan sasaran / medan pandangan mendatar; Frekuensi garis=kelajuan gerakan / ketepatan sebenar=kelajuan gerakan × resolusi / medan pandangan.
Tentukan kadar bingkai yang diperlukan berdasarkan kelajuan gerakan objek dalam senario aplikasi. Dengan mengandaikan halaju objek V (unit: mm/s) dan masa pendedahan kamera t (unit: s), di mana anjakan objek semasa pendedahan tidak boleh melebihi satu piksel saiz p (unit: mm), kadar bingkai f bolehdikira sebagai:F=1/t, di mana t kurang daripada atau sama dengan p/v.
(4) kaedah pendedahan dan kelajuan pengatup
Mod pendedahan:Untuk talian - kamera imbasan, pendedahan imbasan progresif adalah tipikal. Kawasan - Kamera mengimbas biasanya menggunakan pendedahan bingkai, pendedahan medan, atau pendedahan pengatup.
Kelajuan pengatup:Biasanya dicapai hingga 10 mikrosecond, dengan kamera kelajuan tinggi - yang mampu kelajuan lebih cepat. Kelajuan pengatup yang lebih cepat meningkatkan keupayaan kamera untuk menangkap imej, menjadikannya sesuai untuk senario dengan keadaan cahaya yang cepat berubah atau subjek bergerak.
(5) Saiz piksel (saiz piksel)
Definisi:Pixel adalah unit terkecil yang menyusun imej digital. Saiz piksel dan kiraan piksel (resolusi) bersama -sama menentukan saiz kawasan sasaran kamera.
Nilai Biasa:Saiz piksel kamera industri biasanya berkisar antara 3μm hingga 14μm.
Kesan:Piksel yang lebih besar menangkap lebih banyak foton, menghasilkan caj yang lebih besar di bawah keadaan pencahayaan dan pendedahan yang sama, yang berpotensi menghasilkan kualiti imej yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, saiz piksel yang lebih kecil meningkatkan kerumitan pembuatan.
Pengiraan:Bergantung kepada resolusi dan dimensi sensor kamera. Sebagai contoh, diberi saiz sensor SA × SB (dimensi menegak × mendatar dalam mm) dan resolusi kamera NA × NB, saiz piksel P (asumsi piksel persegi) adalah: P=SA × 1000 / NA=SB × 1000 / NB.
(6) Julat spektrum
Definisi:Merujuk kepada ciri -ciri sensitiviti sensor piksel kepada panjang gelombang cahaya yang berlainan.
Julat Biasa:Biasanya bertindak balas antara 350nm dan 1000nm. Sesetengah kamera menggabungkan penapis di hadapan sensor untuk menyekat cahaya inframerah. Jika sensitiviti inframerah diperlukan untuk sistem, penapis ini boleh dikeluarkan.
(7) Jenis antara muka
Jenis Biasa:Pautan Kamera, Ethernet, 1394, output USB, dan lain -lain. Antara muka terkini ialah CoaxPress.
Kesan:Jenis antara muka menentukan bagaimana data dipindahkan antara sistem pemprosesan kamera dan imej atau peranti lain. Memilih antara muka yang sesuai memastikan penghantaran data yang stabil dan cepat.
(8) Saiz sensor
Definisi:Dimensi fizikal sensor kamera, biasanya dinyatakan dalam inci (contohnya, 1/2.3 ") atau milimeter (contohnya, 12.8mm × 9.6mm).
Kaedah Pengiraan:
Saiz sensor biasanya disediakan oleh pengilang tetapi boleh dianggarkan dari dimensi dan resolusi piksel:
Lebar sensor=kiraan piksel mendatar × saiz piksel
Ketinggian sensor=kiraan piksel menegak × saiz piksel
(9) Parameter lain
Julat Dinamik:Menggambarkan bilangan tahap kelabu setiap piksel boleh membezakan. Julat dinamik yang luas membolehkan penangkapan butiran yang jelas di kawasan terang dan gelap di tempat kejadian.
Bunyi:Isyarat yang tidak diingini yang ditangkap semasa pengimejan yang tidak berkaitan dengan sasaran pencitraan sebenar. Menurut standard EMVA1288 Persatuan Visi Mesin Eropah (EMVA), bunyi kamera secara meluas dikategorikan kepada dua jenis: bunyi tembakan yang diperolehi dari isyarat yang berkesan dan bunyi bising yang melekat pada kamera itu sendiri, bebas daripada isyarat.
5. Bidang dan Kelebihan Permohonan
Kamera industri digunakan secara meluas dalam kawalan kualiti pada talian pengeluaran automatik, sistem penglihatan mesin, pengimejan perubatan, logistik dan pergudangan, pengawasan keselamatan, pemantauan lalu lintas, serta aplikasi ketenteraan dan penerbangan. Kelebihan mereka termasuk:
Prestasi tinggi dan kestabilan:Kamera perindustrian menawarkan kestabilan imej yang tinggi, keupayaan penghantaran yang teguh, dan rintangan gangguan yang kuat, membolehkan operasi yang stabil berpanjangan di bawah keadaan yang keras.
Keupayaan ketepatan dan pengukuran yang tinggi:Melalui penangkapan imej resolusi tinggi - dan algoritma analisis imej yang tepat, kamera perindustrian mencapai pengukuran dan kedudukan ketepatan yang tinggi -.
Tinggi - Keupayaan menangkap kelajuan:Tinggi - Frame - Rife Camera Industri dengan cepat menangkap imej dinamik, menjadikannya sesuai untuk memotret dan memantau cepat - objek bergerak.
Kesesuaian yang luas:Jenis kamera perindustrian yang pelbagai memenuhi pelbagai senario aplikasi dan keperluan, memenuhi tugas pengimejan dan analisis yang kompleks.
6. Jenama terkenal
Jenama kamera industri global yang terkemuka termasuk Cognex, Keyence, Teledyne Dalsa, FLIR, Lumenera, Avaldata Jepun, Vieworks Korea Selatan, Pengimejan Daheng, dan Hikvision. Jenama ini sangat dihormati untuk prestasi luar biasa dan domain aplikasi yang luas.
Ringkasnya, kamera perindustrian berfungsi sebagai komponen kritikal dalam sistem penglihatan mesin, memainkan peranan penting dalam automasi perindustrian dan pembuatan pintar. Dengan memilih kamera perindustrian yang sesuai dan mengintegrasikan algoritma analisis imej lanjutan, pengeluaran dan kawalan kualiti automatik yang lebih cekap, tepat, dan boleh dipercayai dapat dicapai.