انتخاب دوربین مناسب

مقدمه

باتوجه به وابستگی قابل توجه سیستم های بینایی ماشین به کیفیت تصاویر ثبت شده، انتخاب نوع مناسب دوربین برای کاربرد بینایی از اهمیت بالایی برخوردار است. به این دلیل که دوربین ها “چشم” یک سیستم بینایی هستند و برای عملکرد آن حیاتی هستند.

نوع درست انتخاب دوربین یک جنبه کلیدی در تعیین کیفیت و تحقق راه حل چشم انداز است. برخی فاکتورهایی که باید در هنگام انتخاب دوربین در نظر گرفته شوند شامل عملکرد سنسور، فن آوری رابط، انتقال تصویر، ویژگی های دوربین و سازگاری با اپلیکیشن مورد نظر است.

اگرچه دوربین های تجاری رزولوشن خوب و قیمت پایین تری دارند، اما نمی توان از آن ها در سیستم های بینایی استفاده کرد؛ زیرا دوربین های بینایی ماشین اهداف کاملا متفاوتی را دنبال می کنند. برخی از ویژگی های کلیدی دوربین بینایی ماشین عبارتند از:

• سرعت شاتر بالا و نرخ فریم
• مقاومت و قابلیت اطمینان
• می تواند در محیط های خشن کارگاهی کار کند
• مدت زمان عملیاتی طولانی

دوربین صنعتی چیست؟

یک دوربین صنعتی نوعی دوربین است که به طور خاص برای عملکرد در شرایط نامطلوب ساخته شده است. این دوربین ها چرخه تولید را کنترل می کنند، واحدهای سراسر زنجیره‌ی تامین را ردیابی می‌کنند و حتی قطعات مینیاتوری را نیز بازرسی می کنند. آن ها کاربرد قابل توجهی در موارد مختلف مانند علم، کنترل ترافیک، تولید، لجستیک،علم پزشکی و به خصوص در اتوماسیون صنعتی و رباتیک پیدا می‌کنند.

برنامه های تولیدی عموما از بینایی ماشین استفاده می‌کنند و به تصاویر با وضوح بالا و توانایی انتقال سریع داده ها نیاز دارند. دوربین های صنعتی برای این منظور مفید هستند. این دوربین های بینایی ماشین صنعتی از طریق رابط های زیر کار می کنند:

GigE Vision، کواکس پرس، FireWire،USB3.0 و ….

تولید تصویر یک تعامل پیچیده از ویژگی های مواد، سطح شی آزمایش و نورپردازی مورد استفاده است. با این حال، نقش اصلی را سیستم دوربین به عنوان “واحد آشکارساز” ایفا می‌کند. در این مرحله، یک تصویر روی سنسور ثبت، پردازش و دیجیتالی می شود. دقت و سرعت مورد نیاز بازرسی و همچنین نیازمندی های برنامه برای سنسور تصویر، انتخاب دوربین را تعیین می‌کند.

انواع دوربین های صنعتی

دوربین های اسکن ناحیه ای

Area Scan Camera

با استفاده از سنسور ماتریسی شکل یک تصویر دو بعدی را به صورت هم‌زمان ثبت می‌کند که سپس به یک کامپیوتر شخصی فرستاده شده و در آنجا مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.

دوربین های اسکن خط

Line Scan Camera

یک خط حسگر تعداد زیادی از خطوط منفرد را به صورت متوالی، بسیار سریع ثبت می کند. با استفاده از سرعت پیشروی نوار نقاله یا واحد دوربین، یک تصویر دو بعدی ایجاد و به یک کامپیوتر شخصی ارسال می شود. این فرآیند برای ثبت مواد پیوسته و غیره ایده آل است.

دوربین های هوشمند

Smart Camera

عمدتا دوربین های اسکن منطقه ای هستند و به ندرت دوربین های اسکن خطی نیز وجود دارند. دریافت تصویر، همچنین عملیات پردازش کامل تصویر در دوربین صورت می‌گیرد. نتایج و داده‌های اندازه گیری شده مستقیما از طریق واسط‌ها و پروتکل های مختلف به یک PLC، کنترل ربات و غیره منتقل می‌شوند. برای راه اندازی سیستم تنها به یک کامپیوتر شخصی نیاز است.

انتخاب دوربین مناسب

انتخاب دوربین توسط وظیفه بازرسی تعیین می‌شود. ویژگی‌هایی که باید شناسایی شوند باید به گونه ای نشان داده شوند که نرم افزار بتواند آن‌ها را به شیوه‌ای منطقی ارزیابی کند. اما این به چه معناست؟

دوربین اسکن ناحیه یا دوربین اسکن خط

آیا قطعات به صورت جداگانه مورد بررسی قرار می‌گیرند یا مواد چگونه  منتقل می‌شوند؟ در ساده ترین حالت، تصاویر با استفاده از دوربین اسکن ناحیه ای ثبت می‌شوند که در حالت پیوسته یا راه اندازی شده کار می‌کند. یک دوربین اسکن خطی امکان اسکن یکپارچه اشیایی که از کنار دوربین منتقل می‌شوند را فراهم می‌کند. اجزای بلند، مواد حلقوی پیوسته یا اجسام استوانه ای که قابلیت چرخش دارند، برای گرفتن تصویر با استفاده از دوربین اسکن خطی مناسب هستند.

تفکیک پذیری و اندازه سنسور

کدام ویژگی‌ها و ساختار شی روی قطعه را باید با توجه به جزئیات تشخیص داده شود؟ به خصوص در مورد اجزای بزرگ، رزولوشن بالای دوربین مورد نیاز است. سنسور باید چقدر بزرگ باشد و از کدام اپتیک استفاده شود؟

سرعت

چند تصویر در ثانیه یا چند خط در ثانیه باید توسط دوربین ثبت شود؟ به خصوص دوربین های سریع نیاز به رابط های انتقال سریع دارند. این سنسورها اغلب به صورت CMOS تولید می‌شوند که می‌توانند مستقیما هر پیکسل را بخوانند و نرخ فریم بالاتری نسبت به سنسورهای CCD ارائه دهند.

کیفیت تصویر

تصویر دوربین چقدر باید خوب باشد؟ دوربین‌های CCD معمولا تصویر همگن‌تری تولید می‌کنند، آن‌ها نصبت به نور حساس‌تر هستند اما در صورت نوردهی بیش از حد قوی، به لکه دار شدن و شکفتن تمایل دارند. دوربین های CMOS معمولا به نور بیشتری نیاز دارند و باید به خوبی کالیبره شوند (تصویر تیره، تصویر روشن)، چرا که طبیعتا تصویر ناهمگن تری تولید می‌کنند. با این حال، آن ها نسبت به شرایط نوری شدید تحمل بیشتری دارند و هیچ لکه و شکوفه ای را به نمایش نمی‌گذارند. در واقع کیفیت دوربین به جزئیات و دقت مورد نیاز بستگی دارد اینکه ما بخواهیم با چه دقتی تصویر برداری کنیم اهمیت بسیاری دارد به طور مثال باید در نظر گرفته شود که کوچکترین قسمت تصویر مورد نیاز باید با چند پیکسل دیده و بررسی شود.

مونوکروم یا سنسور رنگی

آیا می‌توان با یک دوربین مونوکروم(سیاه سفید) یا رنگی این مشکل را حل کرد؟ دوربین‌های مونوکروم به وضوح حساس به نور هستند و داده‌های تصویری منتقل شده معمولا تنها با ۸ بیت کدگذاری می شوند. تصاویر رنگی با اطلاعات سیگنال ۲۴ بیتی امکان ارزیابی‌های تصویری بیشتری را به منظور تفکیک رنگ‌های مختلف با روشنایی یکسان (= سایه خاکستری) فراهم می‌کند، اما حجم داده‌ها بسیار بیشتر است. در صورت از دست رفتن اطلاعات دقیق دوربین‌های رنگی ۱ تراشه ای به دلیل تداخل رنگ بایر، دقت اندازه گیری کاهش می‌یابد.

رابط انتقال

اگر عمق بیت * نرخ فریم * اندازه تصویر را ضرب کنید، می‌توان پهنای باند مورد نیاز را در هر ثانیه محاسبه کرد. این رابط باید قادر به انتقال تصویر به واحد ارزیابی (= PC)به روشی سریع و قابل اعتماد باشد. همچنین مهم است که نرم افزار مورد استفاده قادر به پشتیبانی از رابط انتقال با دوربین متصل باشد.

عملکرد تریگر، الکترونیک دوربین و پردازش

تصویر چگونه باید ثبت شود، با چند بیت عمق سیگنال (به عنوان مثال ۸، ۱۰، یا ۱۲ بیت مونوکروم و غیره)، آیا تصویر باید قبلا در دوربین کالیبره شده باشد، و غیره؟

ابعاد مکانیکی و فرم فاکتور

آیا دوربین در سیستم من جای می‌گیرد؟ دوربین‌های مختلفی در بازار وجود دارند تا کاربر حق انتخاب گسترده‌ای داشته باشد.

تکمیل سبد محصولات

یک تامین کننده خوب باید طیف کاملی از سخت افزار را در اختیار داشته باشد تا بتواند بسیاری از کاربردها را با یک خانواده دوربین پوشش دهد. در مورد سبد محصولات HikRobot یکی از پیشگامان صنعت بینایی ماشین است و طیف وسیعی از محصولات بینایی ماشین را در اختیار مشتریان قرار می‌دهد.

توانایی تامین، قابلیت اطمینان، پشتیبانی

به دنبال یک شریک خوب و قابل اعتماد باشید. این کار به شما کمک می کند تا به سرعت دوربین را یکپارچه کنید و حتی در صورت بروز مشکل، در سرما رها نشوید. بیناپردازان به عنوان نمایندگی هایکروبات در ایران مسئولیت پشتیبانی محصولات این شرکت را بر عهده دارد و با کادری مجرب تمام تلاش خود را برای ساپورت مشتریان انجام می‌دهد.