Обязательное чтение для выбора машинного зрения: Hikrobot Industrial Area-Scan Camera Naming Convention

Друзья, работающие над проектами в области промышленной автоматизации и машинного зрения, скорее всего, сталкивались с трудностями при выборе камеры. Разглядывая строки буквенно-цифровых кодов моделей, вы можете запутаться в различиях между сериями CE, CA и CH и с трудом решить, когда использовать камеры с построчным сканированием (area-scan) или линейным сканированием (line-scan). Даже после часов настройки параметров качество изображения все равно не оправдывает ожиданий.

Являясь ведущим отечественным брендом в области промышленного зрения, Hikrobot может похвастаться обширной линейкой камер и является предпочтительным выбором для многочисленных проектов. Сегодня мы подробно разберем логику выбора промышленных камер Hikrobot с построечным сканированием. Охватывая правила именования моделей, позиционирование продуктов, технические сравнения и ключевые параметры, эта статья проведет вас через весь рабочий процесс выбора. Наполненная практическими знаниями, она рекомендуется для сохранения в закладках для последующего использования.

I. Расшифровка наименований моделей: освойте основные характеристики камеры за 30 секунд

Номера моделей промышленных камер Hikrobot генерируются не случайным образом. Каждый сегмент символов соответствует ключевому параметру. Освоив правила именования, вы сможете быстро определить основное позиционирование продукта без необходимости сверяться с инструкциями.

Полная модель может быть разделена на 8 сегментов, читаемых слева направо:

Префикс категории продукта Ведущие "MV" являются унифицированным идентификатором продуктовых линеек промышленного зрения Hikvision. Второй символ "C" обозначает промышленную камеру. Третий символ различает форм-фактор камеры: "- A = Промышленная камера с построечным сканированием - L = Промышленная камера с линейным сканированием

Серия продукта и спецификация пикселей Буквы, следующие сразу за идентификатором категории, указывают на класс продукта (A/S/H/E/U и т. д.). Следующие цифры напрямую обозначают уровни пикселей: "- 003 = 0,3 МП | 013 = 1,3 МП - 030 = 3 МП | 060 = 6 МП

Для моделей с линейным сканированием цифры обозначают разрешение одной строки: "- 020 для 2K, 040 для 4K, 080 для 8K.

Идентификатор поставщика сенсора Две цифры, следующие за сегментом пикселей, указывают на производителя оригинального сенсора. Чипы от разных поставщиков обладают различными сильными сторонами в производительности: "- 10: Сенсор Sony, превосходное качество изображения, предпочтительно для приложений, ориентированных на изображение - 20: Сенсор Onsemi, выдающаяся производительность по частоте кадров, идеально подходит для высокоскоростной инспекции - 30: Сенсор Aptina, хорошая экономическая эффективность, широко используется в экономически оптимизированных решениях - 40: Awaiba, предназначен для камер с линейным сканированием - 50: Sharp, экономически выгодный вариант - 60: Kodak, подходит для сценариев с высоким разрешением

Интерфейс и тип цвета Завершающие символы определяют интерфейс связи и режим цветопередачи изображения: "- Интерфейс: G = GigE, U = USB3.0 - Цвет: M = Монохромный, C = Цветной

Цифры от 0 до 9 в середине зарезервированы для итераций продукта и дифференциации субмоделей.

II. Позиционирование продуктов всей серии: как выбрать в зависимости от бюджета и применения

Промышленные камеры Hikrobot охватывают весь спектр от экономичных начального уровня до высокоточных. Каждая серия имеет четкое позиционирование для различных отраслей и требований к применению для целенаправленного выбора.

Серия CE: экономичный класс Основная серия начального уровня с диапазоном пикселей от 0,3 МП до 20 МП, в основном с экспозицией с покадровым затвором (rolling-shutter). Обладая надежностью промышленного класса по конкурентоспособным ценам, она подходит для универсальных автоматизированных производственных линий с ограниченными бюджетами и стандартными требованиями к инспекции. Оптимальный выбор для крупномасштабного развертывания.

Серия CA: универсальный класс среднего уровня Позиционируется для универсальных сценариев среднего и высокого класса с плотными вариантами разрешения для удовлетворения разнообразных требований к точности. Эта серия использует сенсоры Sony и Onsemi: варианты Sony обеспечивают превосходное качество изображения для детальной инспекции; варианты Onsemi поддерживают постоянный размер пикселя при одинаковом разрешении, позволяя обновлять поле зрения без изменения рабочего расстояния объектива, что обеспечивает большую гибкость проекта.

Серия CH: флагманский класс высокого класса Флагманская серия, разработанная для высокоточных отраслей, включая производство дисплейных панелей, полупроводников и новых энергетических секторов. Оснащена полным спектром интерфейсов: GigE, USB 3.0, 10GigE, Camera Link, CoaXPress и XoFLink. Она отвечает строгим требованиям к захвату высокоскоростных, высокоразрешающих и больших объемов данных, являясь лучшим выбором для сложной прецизионной инспекции.

Серия CS: класс стандартной производительности Создана с использованием высококачественных датчиков изображения, обеспечивающих высокий динамический диапазон и превосходное соотношение сигнал/шум для стабильной производительности изображения. Низкое энергопотребление, полное соответствие протоколам машинного зрения и стандарту GenICam, обеспечивающее бесшовную интеграцию со сторонним программным обеспечением для зрения для максимальной совместимости.

Серия CU: бюджетный стабильный класс Низкоэнергетическая аппаратная платформа со стабильной и надежной производительностью для промышленных приложений начального уровня. Она поддерживает долгосрочную стабильность промышленного класса при сдерживании затрат на закупку, подходит для крупномасштабных проектов инспекции зрения, чувствительных к расходам, с базовыми требованиями.

Серия CL: серия камер с линейным сканированием Разработана для сценариев высокоскоростной непрерывной инспекции, предлагая разрешение одной строки от 2K до 16K и несколько высокоскоростных интерфейсов передачи данных. Интегрированный ISP нового поколения и обработка алгоритмов, глубоко оптимизированные для инспекции непрерывных материалов, таких как печатные платы, ЖК-панели и металлические фольги.

III. Камеры с построечным сканированием против камер с линейным сканированием: как выбрать между ними

Часто задаваемый новичками вопрос: когда использовать камеры с построечным сканированием, а когда с линейным. Основное различие заключается в структуре сенсора и логике формирования изображения, что соответствует совершенно разным сценариям применения. Ниже представлен полный анализ их ключевых отличий.

1. Структура сенсора и принцип формирования изображения - Камера с линейным сканированием: ее сенсор имеет один ряд (или несколько рядов) линейных фоточувствительных пикселей. Она не может захватить полный кадр за один раз. Полные изображения формируются путем сканирования строка за строкой и сшивания данных посредством относительного движения объекта и камеры, работая аналогично сканеру. - Камера с построечным сканированием: она использует двумерный прямоугольный массив пикселей. Один экспозиционный кадр захватывает полное двумерное изображение, следуя той же логике формирования изображения, что и камеры потребительского класса.
2. Ключевые метрики производительности - Для камер с линейным сканированием: частота строк, то есть количество строк, сканируемых в секунду. Она должна точно соответствовать скорости производственной линии; в противном случае произойдет растяжение или сжатие изображения. - Для камер с построечным сканированием: частота кадров, относящаяся к количеству полных кадров, захватываемых в секунду, что напрямую определяет возможность динамического захвата изображений.
3. Разрешение и сценарии применения - Камера с линейным сканированием: разрешение в направлении движения теоретически неограниченно, с высокой плотностью пикселей на строку. Идеально подходит для инспекции мелких дефектов длинных, непрерывно движущихся заготовок, таких как печатные материалы, текстиль, металлические фольги и печатные платы. - Камера с построечным сканированием: фиксированное разрешение. Ее сила заключается в захвате всего поля зрения за один экспозиционный кадр. Подходит для инспекции статических деталей, считывания QR-кодов, позиционирования роботов, съемки дорожного движения и других задач мгновенного формирования изображения.
4. Стоимость и сложность развертывания - Камеры с линейным сканированием требуют высокоточных платформ управления движением. Установка и настройка сложны, что приводит к более высоким общим затратам, и они в основном используются для профессиональной промышленной инспекции. - Камеры с построечным сканированием отличаются гибким развертыванием с возможностью подключения и работы (plug-and-play). Настройка системы проста, а широкий ценовой диапазон охватывает варианты от низкого до высокого класса.
5. Производительность адаптации к освещению - Камеры с линейным сканированием поддерживают регулировку экспозиции строка за строкой, предлагая более сильную адаптивность к динамическим колебаниям освещения. - Камеры с построечным сканированием экспонируют весь кадр равномерно. При неравномерном освещении могут возникать локальные переэкспонированные или недоэкспонированные участки.

Краткое резюме: Выбирайте камеры с линейным сканированием для непрерывно движущихся длинных заготовок, требующих сверхвысокой точности инспекции. Выбирайте камеры с построечным сканированием для съемки статических объектов, мгновенных снимков или захвата всего поля зрения.

IV. CCD против CMOS: как выбрать датчики изображения

Датчик изображения является ядром промышленной камеры. CCD и CMOS представляют собой две основные фоточувствительные технологии, и многие пользователи испытывают трудности при сравнении их преимуществ и недостатков.

1. Механизм считывания сигнала - CCD: сигналы заряда передаются бит за битом под управлением синхронных тактовых импульсов, требуя тактовых схем и нескольких источников питания, что приводит к сложной архитектуре схемы. - CMOS: сигналы электрического тока генерируются сразу после фотоэлектрического преобразования и считываются локально. Он отличается более простой логикой и более высокой интеграцией чипов.
2. Скорость считывания - CCD выводит данные построчно и бит за битом, что приводит к относительно низкой скорости считывания. - CMOS поддерживает одновременное получение и считывание изображений вместе с возможностью параллельной обработки, обеспечивая гораздо более высокую скорость, чем CCD.
3. Энергопотребление и источник питания - CCD обычно требует нескольких шин питания и потребляет значительную мощность. - CMOS работает от одного источника питания. Его энергопотребление составляет всего 1/8-1/10 от энергопотребления CCD с эквивалентными характеристиками, обеспечивая заметную экономию энергии.
4. Качество изображения Традиционно CCD обладает зрелой технологией с преимуществами в светопропускании, резкости и цветопередаче, в то время как ранние CMOS-сенсоры страдали от плохого подавления шумов. Однако с развитием полупроводниковых технологий высококлассные CMOS-сенсоры обеспечивают качество изображения, сравнимое с традиционными CCD, и стали основным выбором для промышленных камер.
5. Разница в стоимости CCD влечет за собой более высокие производственные затраты, что приводит к более дорогим камерам. Высокая интеграция и низкие затраты на массовое производство делают CMOS более экономически эффективным и способствуют его широкому распространению в индустрии машинного зрения.

V. Основные параметры камер с построечным сканированием: понимание перед настройкой

Эти показатели имеют решающее значение для выбора камеры и настройки параметров, позволяя камерам обеспечивать оптимальную производительность.

Разрешение Оно обозначает размер матрицы пикселей сенсора, например, 640*480, 2048*1536. При одинаковых условиях более высокое разрешение обеспечивает более богатые детали изображения и более высокий предел точности инспекции. Обратите внимание, что более высокое разрешение не всегда лучше. Оно должно соответствовать вашим требованиям к точности инспекции, размеру поля зрения и мощности вычислительной системы.

Соотношение сигнал/шум (SNR) Отношение полезного сигнала к шумовому сигналу, измеряемое в дБ. Более высокий SNR означает меньше артефактов изображения, более чистые снимки и лучшую производительность при слабом освещении. Для сценариев инспекции при слабом освещении SNR важнее разрешения.

Динамический диапазон Он измеряет способность камеры одновременно захватывать как самые темные, так и самые яркие детали, измеряется в дБ. Больший динамический диапазон обеспечивает более богатые градации света и тени, сохраняя детали как в пересвеченных, так и в затененных областях. Он особенно подходит для инспекции заготовок с высоким отражением света и большим контрастом освещения.

Усиление Коэффициент усиления для сигналов изображения. Увеличение усиления делает изображения ярче, но усиливает шум и ухудшает качество изображения. В практических проектах отдавайте предпочтение оптимизации яркости путем дополнительного освещения и регулировки времени экспозиции, и избегайте чрезмерного усиления, насколько это возможно.

Время экспозиции Продолжительность, в течение которой сенсор собирает свет, напрямую определяющая светоприем. Более длительная экспозиция делает изображения ярче, но вызывает размытие движения для быстро движущихся объектов. Более короткая экспозиция замораживает движение, но затемняет кадры. Сбалансированная настройка должна выполняться в соответствии со скоростью производственной линии и условиями освещения.

Баланс белого Эксклюзивный параметр для цветных камер, используемый для коррекции цветовых отклонений при различных источниках света и восстановления реальных цветов объектов. Доступны три режима: автоматический, ручной и однократный баланс белого. Ручной баланс белого обычно рекомендуется для промышленной инспекции для обеспечения согласованности от партии к партии.

Типы затвора - Глобальный затвор: все пиксели экспонируются одновременно. Искажения не возникают при съемке быстро движущихся объектов, но может появиться непостоянная яркость от кадра к кадру при стробоскопическом освещении. - Построчный затвор (rolling shutter): пиксели экспонируются последовательно строка за строкой. Он стоит дешевле и обеспечивает более высокую частоту кадров при одинаковых характеристиках, но при быстром движении объекта возникают смазывание и деформация, а при стробоскопическом освещении появляются светлые и темные полосы.

Заключительный вывод

Выбор промышленной камеры никогда не сводится к выбору самой дорогой, а к выбору самой подходящей. Каждый шаг — интерпретация кодов моделей, сопоставление серий продуктов, различение камер с построечным/линейным сканированием, выбор типов сенсоров и настройка параметров — требует комплексной оценки, сочетающей специфические для проекта требования к точности, скорость инспекции, бюджет и условия на месте.

Обширный портфель продуктов Hikrobot охватывает потребности всех сценариев, от базового обнаружения до высокоточных сложных приложений, что делает его основным вариантом для модернизации интеллектуального производства на основе машинного зрения.