A seleção de um módulo de câmera USB para visão mecânica envolve mais do que apenas escolher a maior resolução. A câmera deve cooperar com a lente, iluminação, distância de trabalho, velocidade do objeto, hardware de processamento e estrutura mecânica de um sistema de inspeção real. Para uma aplicação, um módulo de câmera de 2 MP pode ser a melhor opção, mas outro sistema precisaria de imagens de 5 MP, 8 MP ou 4K. Alinhar a configuração da imagem com os requisitos de inspeção é crucial.
Os megapixels por si só não determinam a clareza da imagem para sistemas de visão artificial; em vez disso, todo o sistema óptico e elétrico o faz. O resultado final é influenciado por vários fatores, incluindo tipo de sensor, tecnologia de obturador, taxa de quadros, qualidade da lente, campo de visão, controle de exposição e largura de banda USB.
O que torna uma câmera USB adequada para visão de máquina?
A função de uma câmera de visão artificial difere da de uma webcam tradicional. Ele deve fornecer dados de imagem consistentes e confiáveis para algoritmos de inspeção, medição, reconhecimento ou controle de processo, em vez de se concentrar principalmente na criação de vídeos esteticamente bonitos. Os sistemas para inspeção industrial geralmente funcionam sem parar. Como resultado, a câmera requer transmissão de quadro estável, exposição constante e saída de imagem previsível. Dependendo da resolução necessária, da taxa de quadros e da largura de banda do sistema, as interfaces USB, incluindo USB 2.0, USB 3.0 e USB 3.1, oferecem diversas alternativas. A quantidade de informações espaciais que o sensor pode registrar depende de sua resolução, embora uma resolução mais alta não seja necessariamente preferível. Para componentes maiores, localização, detecção de presença, leitura de código de barras e inspeção geral, um módulo de câmera de 2 MP com resolução de 1920 x 1080 pode ser adequado. Módulos de câmera com resolução-mais alta tornam-se úteis quando o alvo de inspeção contém defeitos menores, detalhes finos de superfície ou recursos de medição que não podem ser separados claramente em 1080p.
Obturador Global vs. Obturador Rolante
O tipo de obturador deve ser considerado de acordo com o movimento do objeto. Um sensor-de obturador expõe diferentes linhas de imagem em momentos ligeiramente diferentes. Isso pode funcionar bem para tarefas de inspeção relativamente estáticas, mas objetos-que se movem rapidamente podem apresentar distorção geométrica.
A módulo de câmera com obturador globalexpõe a imagem ao mesmo tempo em todo o quadro. Para componentes móveis, inspeção de transportadores, visão robótica e medição de alta-velocidade, o obturador global pode, portanto, ser um melhor ponto de partida.
Quando 2 MP é suficiente?
Se o alvo da inspeção for relativamente grande e o sistema precisar principalmente identificar presença, posição, orientação ou defeitos óbvios, o 2MP pode fornecer um bom equilíbrio entre detalhes da imagem, carga de processamento e largura de banda de dados.
Quando você deve mudar para uma resolução mais alta?
Considere imagens de 5MP, 8MP ou 4K quando o alvo contém pequenos defeitos ou quando a câmera precisa cobrir uma área maior enquanto mantém pixels suficientes no recurso de inspeção. Contudo, a lente e a distância de trabalho devem ser avaliadas ao mesmo tempo.
A seleção da lente é tão importante quanto o sensor
Um sensor de alta-resolução não pode compensar uma lente inadequada. A lente determina como o sensor vê a área de inspeção, incluindo campo de visão, distância de trabalho, distorção, abertura e nitidez da imagem.
Distância de trabalho e campo de visão:Antes de selecionar uma lente, defina a distância entre a câmera e o alvo e determine quanto do alvo deve aparecer em um quadro. Uma lente com distância focal errada pode deixar parte da área de inspeção fora da imagem ou fornecer muito fundo não utilizado.
Clareza da imagem na borda do quadro:Para visão mecânica, a clareza da imagem deve ser verificada em toda a área útil de inspeção, e não apenas no centro da imagem. A qualidade da lente, a distorção, a abertura, o tamanho do sensor e o alinhamento óptico influenciam a área utilizável da imagem.
Para projetos OEM, oMódulo de câmera USB para visão de máquinapode ser configurado em torno do sensor, lente, FOV e estrutura mecânica necessários, em vez de forçar o equipamento a caber em uma câmera padrão.
Seleção de câmeras de visão mecânica: uma abordagem de engenharia
Um processo prático de seleção de câmeras começa com o alvo da inspeção e avança em direção à especificação da câmera.
Etapa 1: Definir o alvo da inspeção
Determine o que o sistema de visão realmente precisa detectar ou medir. Pode ser um componente ausente, defeito de superfície, dimensão, posição, código de barras, caractere impresso ou erro de montagem.
Etapa 2: estimar a resolução necessária
Estime quantos pixels são necessários no menor recurso que o algoritmo deve reconhecer. Isso fornece uma base mais útil para escolher entre módulos de câmera de 2 MP, 5 MP, 8 MP e de resolução-mais alta.
Etapa 3: verificar o movimento do objeto
Para alvos estacionários ou{0}}de movimento lento, a persiana pode ser adequada. Para sistemas de transporte rápido, movimento robótico ou inspeção de alta-velocidade, avalie um sensor de obturador global e a taxa de quadros necessária.
Etapa 4: combine a lente com a distância de trabalho
Selecione a distância focal e o FOV de acordo com o tamanho do alvo, a distância-da câmera ao-objeto e o espaço de instalação disponível. O sensor e a lente devem ser avaliados como um sistema óptico.
Etapa 5: verifique a interface e a carga de processamento
A resolução e a taxa de quadros necessárias afetam a largura de banda dos dados e os requisitos de processamento. O USB 2.0 pode ser prático para aplicações-de largura de banda menor, enquanto o USB 3.0 ou USB 3.1 pode fornecer mais espaço para transmissão de imagens-com maior velocidade.
Onde os módulos de câmera USB são usados na visão de máquina?
Os módulos de câmera USB são comumente considerados para equipamentos de visão embarcados e industriais, onde dimensões compactas e integração direta do host são importantes.
- Inspeção visual automatizada
- Detecção de defeitos
- Medição de dimensão e posição
- Sistemas de código de barras e OCR
- Visão robótica
- Navegação AGV e detecção de objetos
- Visão de IA incorporada
- Controle de qualidade-da linha de produção
Por que a personalização é importante para a visão mecânica OEM
Módulos de câmera padrão são úteis para avaliação, mas os equipamentos de produção geralmente possuem restrições mecânicas e ópticas fixas. A PCB pode precisar caber em um gabinete estreito, o cabo pode precisar de um comprimento específico ou a lente pode precisar de um FOV específico.
Para projetos OEM e ODM, a personalização pode incluir sensor, lente, FOV, layout de PCB, comprimento do cabo, conector, caixa e filtro IR. Isto permite que o módulo da câmera seja desenvolvido em torno do equipamento, em vez de redesenhar o equipamento em torno de uma câmera padrão.
Você também pode revisar o mais amploGama de produtos de módulos de câmera USBao comparar opções de resolução, sensor, interface e{0}}fator de forma.
Módulo de câmera USB para visão mecânica: lista de verificação de seleção de chaves
Antes de solicitar uma amostra ou orçamento, é útil preparar as seguintes informações:
- Resolução alvo ou menor recurso de inspeção
- Velocidade de movimento do objeto
- Distância de trabalho
- Campo de visão necessário
- Condições de iluminação
- Taxa de quadros necessária
- Interface USB e plataforma host
- Dimensões de instalação disponíveis
- Requisitos de lente e filtro-infravermelho
- Protótipo e quantidade de produção
Com estes parâmetros definidos, a seleção da câmera torna-se muito mais simples. Em vez de começar com “Qual câmera tem a resolução mais alta?”, a melhor pergunta é “De que imagem o algoritmo de visão realmente precisa?”
Conclusão
Quando o sensor, o obturador, a lente, a iluminação, a interface e a estrutura mecânica são todos compatíveis com a tarefa de inspeção, uma câmera de visão industrial confiável é produzida. Um pequeno módulo de câmera de 2 MP é suficiente para muitos sistemas. Outros podem exigir óptica especializada, obturador global, taxa de quadros mais rápida ou resolução mais alta.
A estratégia mais sensata é avaliar toda a cadeia de imagens antes de escolher o módulo de câmera USB com base nessas especificações. Isso reduz a possibilidade de problemas-de qualidade de imagem durante a integração do sistema e ajuda a evitar o pagamento por resoluções desnecessárias.
