1. Introduction aux caméras industrielles Les caméras industrielles diffèrent des caméras de nos smartphones ou des appareils photo reflex numériques. Elles peuvent fonctionner dans des environnements difficiles, tels que des températures élevées, des pressions importantes et des conditions poussiéreuses. Les caméras industrielles se composent principalement de caméras à réseau et de caméras linéaires. Les caméras linéaires sont principalement utilisées dans des scénarios qui nécessitent une grande précision [...]
Les caméras industrielles diffèrent des caméras de nos smartphones ou des appareils photo reflex numériques. Elles peuvent fonctionner dans des environnements difficiles, tels que des températures élevées, des pressions importantes et des conditions poussiéreuses. Les caméras industrielles se composent principalement de caméras à réseau et de caméras linéaires.
Les caméras linéaires sont principalement utilisées dans des scénarios nécessitant une grande précision et des mouvements rapides, tandis que les caméras à barrettes ont un éventail d'applications plus large.
Ces caméras ont une configuration linéaire et sont généralement utilisées dans deux scénarios. Premièrement, elles sont utilisées pour inspecter des champs de vision allongés, semblables à ceux d'une courroie, souvent sur des tambours rotatifs. Deuxièmement, elles sont choisies pour des applications nécessitant un grand champ de vision avec une grande précision. Les images bidimensionnelles que nous voyons avec les caméras linéaires sont formées par de multiples balayages linéaires.
Les caméras linéaires présentent l'avantage d'avoir un grand nombre de pixels unidimensionnels, un nombre total de pixels inférieur à celui des caméras matricielles, des tailles de pixels flexibles et des fréquences d'images élevées. Elles sont donc particulièrement adaptées à la mesure de cibles dynamiques unidimensionnelles.
Les caméras matricielles sont plus largement utilisées dans les applications de vision industrielle. L'avantage des caméras CCD matricielles réside dans leur capacité à capturer directement des informations d'images bidimensionnelles, fournissant ainsi des images de mesure intuitives.
Elles peuvent être utilisées pour des temps d'exposition courts, ce qui est utile pour capturer des scènes dynamiques, et conviennent également pour les objets statiques. Étant donné que j'utilise principalement des caméras matricielles, cette section se concentre sur la sélection des caméras matricielles.
Pour les sujets statiques, les caméras CMOS constituent une option rentable. Cependant, pour les cibles en mouvement, les caméras CCD sont préférables. Si une acquisition à grande vitesse est nécessaire - il s'agit de la vitesse de collecte et non de la vitesse de mouvement - les caméras CMOS, avec leurs taux de collecte supérieurs, doivent être envisagées. Pour l'imagerie de haute qualité, telle que la mesure de la taille, les caméras CCD sont recommandées, car elles sont généralement plus performantes que les caméras CMOS dans les petits capteurs.
Les caméras industrielles CCD sont principalement utilisées pour capturer des images d'objets en mouvement et sont largement employées dans les solutions d'inspection visuelle automatisées. Avec les progrès de la technologie CMOS, les caméras industrielles CMOS sont de plus en plus populaires en raison de leur faible coût et de leur consommation d'énergie.
L'avant d'une caméra industrielle sert à fixer les objectifs, et les caméras sont généralement dotées d'interfaces professionnelles normalisées. Au dos, il y a généralement deux interfaces : une interface d'alimentation et une interface de données.
Les interfaces de caméras industrielles incluent USB 2.0/3.0, CameraLink, Gige, 1394a/1394b, CoaXPress, et d'autres. Seuls quelques types courants sont présentés ici.
Interface USB :
Prise en charge de la connexion à chaud, facilité d'utilisation, normalisation et unification, connexion de plusieurs appareils et alimentation par câble USB.
Toutefois, elle ne dispose pas d'un protocole normalisé et présente une structure maître-esclave, avec une utilisation élevée du processeur et une bande passante non garantie. Les interfaces USB 3.0 peuvent s'autoalimenter, mais une source d'alimentation externe peut être utilisée si l'alimentation USB est instable.
Gige Interface Gigabit Ethernet :
Développé sur la base du protocole de communication Gigabit Ethernet, il convient aux applications d'imagerie industrielle, transmettant des signaux vidéo non compressés sur un réseau.
Il offre une bonne capacité d'extension, avec des longueurs de transmission de données allant jusqu'à 100 m (extensibles indéfiniment avec des répéteurs), une bande passante de 1 Gbit pour une transmission de données instantanée, utilise des cartes NIC standard (ou celles préinstallées sur les PC), est économique et utilise des câbles bon marché (câbles Ethernet standard CAT-6) avec des connecteurs standard. Il est facile à intégrer, rentable et largement applicable.
Interface CameraLink :
Protocole de communication série utilisant les normes de l'interface LVDS, connu pour sa vitesse élevée, ses fortes capacités anti-interférences et sa faible consommation d'énergie. Développé à partir de la technologie Channel Link, il ajoute certains signaux de contrôle de transmission et définit des normes connexes. Le protocole utilise des connecteurs MDR-26, offre une vitesse élevée avec une bande passante allant jusqu'à 6400 Mbps, de fortes capacités anti-interférences et une faible consommation d'énergie.
Les interfaces Gige simplifient la mise en place de plusieurs caméras, avec une sortie de câble de 100 mètres. L'interface Camera Link est spécialement conçue pour les besoins en données d'image à grande vitesse. Les interfaces USB 3.0 sont connues pour leur simplicité et leurs capacités en temps réel.
Actuellement, l'interface la plus utilisée en vision industrielle est l'interface Gige (Ethernet), qui offre des avantages significatifs par rapport aux autres interfaces en termes de vitesse de transmission, de distance et de coût.
La résolution est un facteur clé dans le choix d'un appareil photo. Il est important de comprendre la relation entre la résolution, les pixels, la précision, la taille des pixels et la taille du capteur, car ces termes sont souvent confondus.
La résolution de l'appareil photo fait référence au nombre de pixels capturés dans chaque image, indiquant le nombre total de puces sensibles à la lumière, généralement mesuré en millions et disposé dans une matrice.
Par exemple, une caméra d'un million de pixels peut avoir une matrice de pixels de WxH = 1000×1000. La taille des pixels varie d'un appareil à l'autre, chaque pixel ayant une position spécifique et une valeur de couleur assignée. La disposition et la couleur de ces pixels déterminent l'apparence de l'image.
La taille des capteurs (CCD/CMOS) peut prêter à confusion, car des termes tels que 1/1,8 pouce ou 2/3 pouce ne font référence à aucune dimension particulière ou diagonale du capteur, ce qui rend difficile la conceptualisation de leur taille réelle.
| Type de capteur | Ligne diagonale (mm) | Largeur (mm) | Hauteur (mm) |
| 1/3" | 6.000 | 4.800 | 3.600 |
| 1/2.5 | 7.182 | 5.760 | 4.290 |
| 1/2" | 8.000 | 6.400 | 4.800 |
| 1.8" | 8.933 | 7.176 | 5.319 |
| 2/3" | 11.000 | 8.800 | 6.600 |
| 1″ | 16.000 | 12.800 | 9.600 |
| 4/3" | 22.500 | 18.800 | 18.500 |
La taille du capteur influe sur le champ de vision et la distance de travail. À densité de pixels égale, les capteurs plus grands augmentent la taille des pixels, ce qui accroît la zone sensible à la lumière de chaque pixel et améliore la qualité de l'image. À distance de travail et objectif identiques, un capteur plus grand peut capturer un champ de vision plus large.
La résolution de l'appareil photo et la taille du capteur permettent de calculer la taille des pixels :
Taille du pixel = Taille du capteur / Résolution (nombre de pixels)
On obtient ainsi la taille du pixel en largeur et en hauteur.
La taille des pixels fait référence à la taille physique réelle de chaque pixel sur la matrice de pixels de la puce, par exemple 3,75um x 3,75um. Dans une certaine mesure, la taille des pixels reflète la réactivité de la puce à la lumière. Les pixels plus grands peuvent recevoir plus de photons, produisant plus de charges électriques dans les mêmes conditions d'éclairage et de temps d'exposition.
Ceci est particulièrement important pour l'imagerie en basse lumière, où la taille des pixels est un indicateur de la sensibilité de la puce. Il est essentiel de faire la distinction avec la résolution de l'appareil photo : des valeurs de résolution plus faibles indiquent une résolution plus élevée, tandis que des tailles de pixels plus grandes impliquent une sensibilité plus élevée. Il s'agit de deux concepts distincts.
La précision fait référence à la taille de l'objet réel représenté par un seul pixel, exprimée en (um*um)/pixel. Il est important de noter que la taille des pixels n'est pas la même chose que la précision.
La taille des pixels est une caractéristique fixe de la construction mécanique de la caméra, tandis que la précision est liée au champ de vision de la caméra et est variable. Plus la valeur de la précision est petite, plus la précision est élevée.
Taille représentée par un seul pixel = Largeur du champ de vision / Résolution de la largeur = Hauteur du champ de vision / Résolution de la hauteur
Remarque supplémentaire : compte tenu de la distorsion au bord de la vue de la caméra et des exigences de stabilité du système, nous n'assimilons généralement pas une unité de pixel à une valeur de précision de mesure.
Parfois, en fonction de la source de lumière, la valeur de calcul est augmentée. Avec un rétroéclairage, la précision est de 1 à 3 pixels, tandis qu'avec une source de lumière directe, elle est de 3 à 5 pixels. Par exemple, en utilisant une caméra de 500W pixels avec une résolution de 25002000 et un champ de vision de 100 mm80 mm :
Il est important de comprendre que lorsque l'on calcule la résolution sur la base d'une précision connue, il est souvent nécessaire d'utiliser une caméra dont la résolution est supérieure à la valeur calculée pour répondre aux exigences.
La résolution d'une image est relativement simple à comprendre. Elle fait référence au nombre de pixels utilisés pour afficher une image par unité de distance, un concept similaire à la précision mais exprimé différemment.
Lorsque le champ de vision, c'est-à-dire la taille de la cible, est fixe (la taille de la cible est généralement considérée comme le champ de vision lors de la sélection d'une caméra), plus la résolution de la caméra est élevée, plus la précision et la résolution de l'image sont importantes.
Lorsque le champ de vision n'est pas fixe, des caméras de résolutions différentes peuvent atteindre la même précision. Dans ce cas, le choix d'une caméra avec des pixels plus grands permet d'élargir le champ de vision, de réduire le nombre de prises de vue nécessaires et d'augmenter la vitesse des tests.
Par exemple, si une caméra a 1 million de pixels et une autre 3 millions de pixels, et que les deux ont la même clarté (précision de 20um/pixel), le champ de vision de la première caméra est de 20mm×20mm = 400 mm carrés, tandis que celui de la seconde est de 1200 mm carrés. Si l'on capture le même nombre de cibles sur une chaîne de production, la première caméra devra peut-être prendre 30 images, tandis que la seconde n'en prendra que 10.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
FR 
EN 
ES 
RU 
DE 