Görsel sisteminiz için doğru endüstriyel kamerayı nasıl seçeceğinizi hiç merak ettiniz mi? Mükemmel kamerayı seçmek için dizi ve çizgi tarama kameraları gibi farklı türleri anlamak ve çözünürlük, sensör boyutu ve arayüz türleri gibi faktörleri göz önünde bulundurmak gerekir. Bu makale, çeşitli endüstriyel ortamlardaki özel ihtiyaçlarınızı karşılamak için bilinçli bir karar vermenize yardımcı olacak bu kritik hususları ele almaktadır. Makalenin sonunda, görsel denetim sistemlerinizi verimli bir şekilde geliştirmek için gerekli bilgilerle donatılmış olacaksınız.
Endüstriyel kameralar, akıllı telefonlarımızdaki veya DSLR fotoğraf makinelerimizdeki kameralardan farklıdır. Yüksek sıcaklıklar, yüksek basınçlar ve tozlu koşullar gibi zorlu ortamlarda çalışabilirler. Endüstriyel kameralar çoğunlukla dizi kameralar ve çizgi tarama kameralarından oluşur.
Çizgi tarama kameraları öncelikle yüksek hassasiyet ve hızlı hareket gerektiren senaryolarda kullanılırken, dizi kameraları daha geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.
Bu kameralar doğrusal bir konfigürasyona sahiptir ve tipik olarak iki senaryoda kullanılır. İlk olarak, genellikle dönen tamburlar üzerinde uzun, kayış benzeri görüş alanlarını incelemek için kullanılırlar. İkinci olarak, yüksek hassasiyetle geniş bir görüş alanı gerektiren uygulamalar için seçilirler. Çizgi tarama kameralarından gördüğümüz iki boyutlu görüntüler çoklu çizgi taramalarından oluşur.
Çizgi tarama kameralarının avantajları arasında çok sayıda tek boyutlu piksele sahip olma, dizi kameralara kıyasla daha az toplam piksel, esnek piksel boyutları ve yüksek kare hızları yer alır. Bu da onları özellikle tek boyutlu dinamik hedefleri ölçmek için uygun hale getirir.
Dizi kameralar yapay görme uygulamalarında daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Dizi CCD kameraların avantajı, sezgisel ölçüm görüntüleri sağlayan iki boyutlu görüntü bilgilerini doğrudan yakalama yetenekleridir.
Dinamik sahneleri yakalamak için faydalı olan kısa pozlama süreleri için kullanılabilirler ve statik nesneler için de uygundurlar. Ben çoğunlukla dizi kameraları kullandığım için bu bölümde dizi kameraların seçimine odaklanacağım.
Durağan nesneler için CMOS kameralar uygun maliyetli bir seçenektir. Ancak hareketli hedefler için CCD kameralar tercih edilir. Yüksek hızlı alım gerekiyorsa - hareket hızına değil toplama hızına atıfta bulunulmaktadır - üstün toplama hızlarına sahip CMOS kameralar düşünülmelidir. Boyut ölçümü gibi yüksek kaliteli görüntüleme için, genellikle küçük sensörlerde CMOS'tan daha iyi performans gösterdikleri için CCD'ler önerilir.
CCD endüstriyel kameralar çoğunlukla hareketli nesnelerin görüntülerini yakalamak için kullanılır ve otomatik görsel denetim çözümlerinde yaygın olarak kullanılır. CMOS teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, CMOS endüstriyel kameralar düşük maliyetleri ve güç tüketimleri nedeniyle giderek daha popüler hale gelmektedir.
Endüstriyel bir kameranın ön tarafı lenslerin takılması içindir ve genellikle standartlaştırılmış profesyonel arayüzlere sahiptir. Arka tarafta genellikle iki arayüz vardır: bir güç arayüzü ve bir veri arayüzü.
Endüstriyel kamera arayüzleri USB 2.0/3.0, CameraLink, Gige, 1394a/1394b, CoaXPress ve diğerlerini içerir. Burada yalnızca birkaç yaygın tür tanıtılmaktadır.
USB Arayüzü:
Çalışırken takmayı destekler, kullanım kolaylığı sağlar, standartlaştırılmış ve birleşiktir, birden fazla cihazı bağlar ve USB kablosuyla çalıştırılabilir.
Bununla birlikte, standartlaştırılmış bir protokolden yoksundur ve yüksek CPU kullanımı ve garanti edilmeyen bant genişliği ile bir master-slave yapısına sahiptir. USB 3.0 arayüzleri kendi kendine güç sağlayabilir, ancak USB gücü dengesizse harici bir güç kaynağı kullanılabilir.
Gige Gigabit Ethernet Arayüzü:
Gigabit Ethernet iletişim protokolüne dayalı olarak geliştirilen bu ürün, sıkıştırılmamış video sinyallerini bir ağ üzerinden ileten endüstriyel görüntüleme uygulamaları için uygundur.
100m'ye kadar veri iletim uzunlukları (tekrarlayıcılarla süresiz olarak uzatılabilir), anlık veri iletimi için 1Gbit bant genişliği ile iyi bir genişletilebilirlik sunar, standart NIC kartlarını (veya PC'lere önceden yüklenmiş olanları) kullanır, ekonomiktir ve standart konektörlere sahip ucuz kablolar (standart Ethernet kabloları CAT-6) kullanır. Entegrasyonu kolaydır, uygun maliyetlidir ve yaygın olarak uygulanabilir.
CameraLink Arayüzü:
Yüksek hız, güçlü anti-parazit özellikleri ve düşük güç tüketimi ile bilinen LVDS arayüz standartlarını kullanan bir seri iletişim protokolü. Kanal bağlantı teknolojisinden geliştirilmiştir, bazı iletim kontrol sinyalleri ekler ve ilgili standartları tanımlar. Protokol, MDR-26 pinli konektörler kullanır, 6400Mbps'ye kadar bant genişliği, güçlü parazit önleme yetenekleri ve düşük güç tüketimi ile yüksek hız sunar.
Gige arayüzleri, 100 metrelik kablo çıkışını destekleyerek birden fazla kamera kurulumunu basitleştirir. Camera Link arayüzü, yüksek hızlı görüntü verisi ihtiyaçları için özel olarak tasarlanmıştır. USB 3.0 arayüzleri basitlikleri ve gerçek zamanlı yetenekleri ile bilinir.
Şu anda yapay görme alanında en yaygın kullanılan arayüz, iletim hızı, mesafe ve maliyet açısından diğer arayüzlere göre önemli avantajlar sunan Gige (Ethernet) arayüzüdür.
Çözünürlük, fotoğraf makinesi seçiminde önemli bir faktördür. Çözünürlük, piksel, doğruluk, piksel boyutu ve sensör boyutu arasındaki ilişkiyi anlamak önemlidir, çünkü bu terimler genellikle karıştırılır.
Kamera çözünürlüğü, her görüntüde yakalanan piksel sayısını ifade eder ve tipik olarak milyonlarla ölçülen ve bir matris halinde düzenlenmiş ışığa duyarlı yongaların toplam sayısını gösterir.
Örneğin, bir milyon piksellik bir kamera WxH = 1000×1000 piksel matrisine sahip olabilir. Piksel boyutu farklı cihazlara göre değişir, her pikselin belirli bir konumu ve atanmış renk değeri vardır. Bu piksellerin düzeni ve rengi görüntünün görünümünü belirler.
Sensör (CCD/CMOS) boyutları kafa karıştırıcı olabilir, çünkü 1/1,8 inç veya 2/3 inç gibi terimler sensörün belirli bir boyutuna veya diyagonal boyutuna atıfta bulunmaz, bu da gerçek boyutlarını kavramsallaştırmayı zorlaştırır.
| Sensör tipi | Diyagonal çizgi (mm) | Genişlik (mm) | Yükseklik (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 |
Sensör boyutu görüş alanını ve çalışma mesafesini etkiler. Aynı piksel yoğunluğunda daha büyük sensör boyutları ile piksel boyutu artar, her pikselin ışığa duyarlı alanını geliştirir ve görüntü kalitesini iyileştirir. Aynı çalışma mesafesi ve lens altında, daha büyük bir sensör daha geniş bir görüş alanı yakalayabilir.
Kamera çözünürlüğü ve sensör boyutu ile piksel boyutu hesaplanabilir:
Piksel Boyutu = Sensör Boyutu / Çözünürlük (piksel sayısı)
Bu, hem genişlik hem de yükseklik olarak piksel boyutunu verir.
Piksel boyutu, çipin piksel dizisindeki her bir pikselin 3,75um x 3,75um gibi gerçek fiziksel boyutunu ifade eder. Piksel boyutu bir dereceye kadar çipin ışığa karşı duyarlılığını yansıtır. Daha büyük pikseller daha fazla foton alabilir, aynı aydınlatma koşulları ve pozlama süresi altında daha fazla elektrik yükü üretebilir.
Bu özellikle piksel boyutunun çipin hassasiyetinin bir göstergesi olduğu düşük ışıklı görüntüleme için geçerlidir. Bunu kamera çözünürlüğünden ayırmak çok önemlidir: daha küçük çözünürlük değerleri daha yüksek çözünürlük anlamına gelirken, daha büyük piksel boyutları daha yüksek hassasiyet anlamına gelir. Bunlar iki farklı kavramdır.
Doğruluk, (um*um)/piksel olarak ifade edilen, tek bir piksel tarafından temsil edilen gerçek nesnenin boyutunu ifade eder. Piksel boyutunun doğrulukla aynı şey olmadığını unutmamak önemlidir.
Piksel boyutu kameranın mekanik yapısının sabit bir özelliğiyken, doğruluk kameranın görüş alanıyla ilgilidir ve değişkendir. Doğruluk değeri ne kadar küçükse, doğruluk o kadar yüksektir.
Tek bir piksel tarafından temsil edilen boyut = Görüş alanı genişliği / Genişlik çözünürlüğü = Görüş alanı yüksekliği / Yükseklik çözünürlüğü
Ek Not: Kameranın görüş kenarındaki bozulma ve sistemin kararlılık gereksinimleri göz önüne alındığında, genellikle tek bir piksel birimini tek bir ölçüm doğruluğu değeriyle eşitlemiyoruz.
Bazen ışık kaynağına bağlı olarak hesaplama değeri artar. Arka ışık ile doğruluk 1~3 piksel iken, doğrudan ışık kaynağı ile 3~5 pikseldir. Örneğin, 2500 çözünürlüğe sahip 500W piksel kamera kullanarak2000 ve 100 mm'lik bir görüş alanı80 mm:
Bilinen doğruluğa göre çözünürlük hesaplanırken, gereksinimleri karşılamak için genellikle hesaplanan değerden daha yüksek çözünürlüğe sahip bir kameranın gerekli olduğunu anlamak önemlidir.
Görüntü çözünürlüğünün anlaşılması nispeten kolaydır. Birim mesafe başına bir görüntüyü görüntülemek için kullanılan piksel sayısını ifade eder, kavram olarak doğruluğa benzer ancak farklı şekilde ifade edilir.
Görüş alanı, yani hedef boyutu sabit olduğunda (bir kamera seçerken hedef boyutu genellikle görüş alanı olarak kabul edilir), kamera çözünürlüğü ne kadar yüksek olursa, doğruluk ve görüntü çözünürlüğü de o kadar yüksek olur.
Görüş alanı sabit olmadığında, farklı çözünürlüklere sahip kameralar aynı doğruluğa ulaşabilir. Bu gibi durumlarda, daha büyük pikselli bir kamera seçmek görüş alanını genişletebilir, gereken çekim sayısını azaltabilir ve test hızını artırabilir.
Örneğin, bir kamerada 1 milyon piksel, diğerinde 3 milyon piksel varsa ve her ikisi de aynı netliğe (20um/piksel hassasiyet) sahipse, ilk kameranın FOV'u 20mm×20mm = 400 mm kare iken, ikinci kameranın FOV'u 1200 mm karedir. Bir üretim hattında aynı sayıda hedefin yakalanması durumunda, ilk kameranın 30 görüntü alması gerekirken, ikinci kameranın yalnızca 10 görüntü alması gerekebilir.
MachineMFG'nin kurucusu olarak, kariyerimin on yıldan fazlasını metal işleme sektörüne adadım. Kapsamlı deneyimim, sac metal imalatı, talaşlı imalat, makine mühendisliği ve metaller için takım tezgahları alanlarında uzman olmamı sağladı. Bu konular hakkında sürekli düşünüyor, okuyor ve yazıyorum, sürekli olarak alanımın ön saflarında kalmaya çalışıyorum. Bilgi ve uzmanlığımın işiniz için bir değer olmasına izin verin.
TR 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO