Làm Thế Nào Chọn Đúng Máy Ảnh Thị Giác Máy ?

Máy ảnh được sử dụng để ghi lại hình ảnh của các đối tượng hoặc vị trí đang được kiểm tra cho một số ứng dụng hình ảnh như thị giác máy hoặc tự động hóa máy. Máy ảnh là thành phần hình ảnh giao tiếp với ống kính hình ảnh. Chúng chứa các cảm biến được thiết kế để hình ảnh ánh sáng được các thấu kính chụp ảnh hội tụ.

Máy ảnh được chế tạo với nhiều định dạng cảm biến hình ảnh, chẳng hạn như cảm biến CCD hoặc CMOS phù hợp với hầu hết mọi ứng dụng chụp ảnh máy ảnh. Chúng được sử dụng rộng rãi trong kiểm soát sản xuất, quản lý luồng đối tượng và kính hiển vi. Hướng dẫn này không xử lý các camera giám sát, các camera này sẽ được xử lý riêng.

Xem xét những yếu tố nào trước khi mua một máy ảnh thị giác máy?

• Có một số biến số quan trọng cần xem xét khi chọn máy ảnh thị giác máy. Để bắt đầu, hãy chắc chắn rằng máy ảnh bạn đã chọn phù hợp với ứng dụng bạn đang tìm kiếm. Máy ảnh được sử dụng để kiểm soát sản xuất sẽ không giống với máy ảnh được sử dụng để hướng dẫn rô bốt. 
• Tiếp theo, hãy xem xét phổ kiểm tra cần thiết cho ứng dụng của bạn: ví dụ như bạn có yêu cầu tầm nhìn hồng ngoại hay tia cực tím không? Bạn cũng sẽ phải chọn giữa một số cảm biến, chẳng hạn như CCD, CMOS, microbolometer, FPA, v.v. Cuối cùng, trong số nhiều cổng giao tiếp có sẵn, hãy chọn một cổng thích hợp: USB 2.0, USB 3.0, GigE, Camera Link, PoE và VGA. Các tính năng bạn chọn sẽ được xác định bởi ứng dụng cũng như ngân sách của bạn.

Các điểm cần kiểm tra khi chọn máy ảnh thị giác máy

• Các ứng dụng
• Phổ kiểm tra
• Cảm biến ảnh
• Phương thức giao tiếp

Mục đích thử nghiệm máy ảnh thị giác của bạn là gì?

Các điểm cần kiểm tra tùy thuộc vào mục đích kiểm tra của bạn

• bức xạ thích hợp nhất
• quang phổ kiểm tra của máy ảnh
• tích hợp camera trong môi trường công nghiệp
• phương thức giao tiếp

Máy ảnh thị giác máy của bạn phải được tùy chỉnh để phù hợp với nhu cầu của bạn. Điều này có nghĩa là ưu tiên đầu tiên của bạn phải là mô tả chính xác mục đích kiểm tra của bạn và loại bức xạ sẽ cho phép bạn trích xuất dữ liệu bạn cần một cách tốt nhất. 

Phổ kiểm tra thích hợp cho việc quan sát camera của bạn sẽ được xác định bởi bức xạ này. Ví dụ: nếu máy ảnh của bạn được sử dụng để giám sát quá trình, bạn có thể cần phổ kiểm tra có thể nhìn thấy rất rộng, trong khi máy ảnh lò sẽ cần phổ hồng ngoại chặt  hơn. Các tính năng bạn chọn sẽ được xác định bởi ứng dụng cũng như ngân sách của bạn.

Máy ảnh chỉ nhạy cảm với các yếu tố nhìn thấy, tia hồng ngoại (cho phép tầm nhìn nhiệt), tia X (cho phép đi qua vật chất mềm, rất hữu ích cho hình ảnh y tế), tia cực tím (cũng được sử dụng rộng rãi trong hình ảnh y tế) và đa quang phổ máy ảnh là tất cả các ví dụ về máy ảnh với các phổ quan sát khác nhau (chúng có phổ kiểm tra rộng nhất vì chúng bao gồm tất cả các loại quang phổ khác).

Vì mục hoặc quá trình được xem ở trong môi trường công nghiệp, điều quan trọng là phải xem xét khả năng tích hợp của máy ảnh (và bảo vệ các yếu tố dễ vỡ). Do đó, một camera cho lò nung sẽ được lắp bên trong một hộp bảo vệ chống nhiệt.

Bạn nên sử dụng cảm biến nào cho máy ảnh của mình?

Cảm biến CCD, cảm biến CMOS, microbolometers và cảm biến Focal Plane Array (FPA) là 4 loại cảm biến hình ảnh. Điều quan trọng là xác định phổ kiểm tra bạn sẽ cần trước thời hạn để xác định cảm biến chính xác.

Ví dụ, không thể chụp ảnh hồng ngoại với cảm biến CCD. Sự lựa chọn của bạn cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi mức chất lượng mà bạn mong muốn và số tiền bạn có sẵn.

Các loại cảm biến hình ảnh:

• CCD
• CMOS
• FPA
• máy đo vi lượng

Khi nào nên sử dụng cảm biến CCD?

Cảm biến CCD có giá thành thấp. Chúng có lợi thế là rất đáng đồng tiền về giá cả và chất lượng. Tuy nhiên, phổ kiểm tra của họ chỉ nhạy cảm với các thành phần nhìn thấy được.

Chúng cũng có nhược điểm là cực kỳ nhạy cảm với ánh sáng chói và có một số lượng lớn các điện tử ký sinh tăng đột ngột theo nhiệt độ. Để tránh nhiễu nhiệt, điều quan trọng là phải làm mát các cảm biến CCD. Điều đáng chú ý là cảm biến CCD hiện đại có công nghệ tiên tiến hơn, khiến chúng có thể so sánh với cảm biến CMOS về chất lượng.

Ví dụ, cảm biến CCD thường được sử dụng trong máy quét.

Khi nào nên sử dụng cảm biến CMOS?

Cảm biến CMOS đắt hơn cảm biến CCD, nhưng chúng mang lại một số lợi ích. Đầu tiên, chúng có chất lượng cao hơn so với cảm biến CCD (mặc dù công nghệ của thế hệ cảm biến CCD mới nhất đưa chúng đến gần hơn với cảm biến CMOS).

Chúng cũng rất phù hợp với tầm nhìn thiếu sáng. Do đó, mức ánh sáng yếu sẽ không phải là vấn đề. Chúng cũng có tốc độ đọc nhanh hơn và sử dụng ít năng lượng hơn các cảm biến CCD khác.

Cảm biến CMOS và CCD cạnh tranh cho các ứng dụng giống nhau và được sử dụng theo cách giống nhau (máy quét, phòng thí nghiệm, giám sát dây chuyền đóng gói, v.v.).

Khi nào nên sử dụng cảm biến đo vi mạch?

Chỉ có máy ảnh nhiệt mới sử dụng cảm biến microbolometer, chủ yếu sử dụng bức xạ hồng ngoại. Máy ảnh microbolometer nhỏ và nhẹ, và chúng cung cấp giao tiếp đầu ra cực kỳ nhanh chóng. Tuy nhiên, chúng cực kỳ tốn kém. Hơn nữa, chúng kém nhạy hơn cảm biến nhiệt độ được làm mát vì số lượng điện tử ký sinh phát triển theo nhiệt độ, tương tự như cảm biến CCD.

Điều này có thể dẫn đến các vấn đề với việc giải quyết. Tuy nhiên, cần phải nhấn mạnh rằng công nghệ hiện đại đang cố gắng giải quyết những vấn đề này bằng cách cải thiện hiệu quả của cảm biến microbolometer.

Cảm biến microbolometer có thể được gắn trên mũ bảo hiểm xây dựng hoặc các thiết bị cầm tay do trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ gọn và tiêu thụ điện năng thấp.

Ưu điểm 

• Tốc độ đọc
• Tiết kiệm năng lượng
• Nhẹ

Nhược điểm 

• Giá cả cao
• Chỉ độ nhạy hồng ngoại
• Nhạy cảm với tiếng ồn nhiệt

Sử dụng cảm biến FPA khi nào là thích hợp?

Lợi ích cơ bản của cảm biến FPA là độ nhạy và chất lượng hình ảnh đặc biệt cao. Mặt khác, độ phân giải hình ảnh không đặc biệt cao (thường là 320 x 240 pixel). Những cảm biến hình ảnh này rất lớn và đắt tiền, và chúng được sử dụng trong các camera kiểm tra và hướng dẫn vũ khí, cũng như hình ảnh không gian và y tế.

Ưu điểm / nhược điểm:

• độ nhạy rất cao
• chất lượng hình ảnh đặc biệt
• rất đắt
• độ phân giải hình ảnh yếu
• kích thước cảm biến lớn

Bạn nên sử dụng phương pháp giao tiếp nào?

Sau khi bạn đã quyết định loại cảm biến mình cần, bạn sẽ cần quyết định về giao diện giao tiếp mà bạn sẽ sử dụng. Sau đây là các giao diện giao tiếp phổ biến nhất được cung cấp bởi các nhà sản xuất máy ảnh. Mỗi loại đều có những lợi ích và nhược điểm riêng:

– USB 2.0: Hệ thống giá rẻ này yêu cầu cáp kết nối với máy ảnh (có thể đi xa tới 5 mét). Hệ thống này, mặc dù có dung lượng lý thuyết lên đến 480 Mbps, có thể không đáng tin cậy để truyền dữ liệu. USB 3.0 hiện đã vượt qua nó về mức độ phổ biến.

– USB 3.0: tương tự như USB 2.0, nhưng có thông lượng cao hơn và khả năng truyền tải đáng tin cậy hơn.

– CameraLink: giao diện giao tiếp này có thông lượng rất cao (lên đến 6 Gbits / s) và hoàn hảo cho độ phân giải cao. Tuy nhiên, nó rất đắt. Chiều dài cáp có thể đạt 10 mét.

– GigE (hoặc Giga Ethernet): giao diện truyền thông rẻ tiền này có thông lượng lên đến 1 Gbit / s và rất thuận lợi nếu bạn cần chiều dài cáp dài (có thể đạt tới 100 mét).

– PoE (hoặc Power Over Ethernet): nó có thể có thông lượng lên đến 1 Gbit / s và ưu điểm chính của nó là có thể cấp nguồn cho camera khi truyền dữ liệu diễn ra.

– VGA (Video Graphic Array): Các card VGA có độ phân giải 640 × 480. Chúng có thể truyền tải lên đến 256 màu. Giao diện này đang bắt đầu biến mất.

Có thực sự cần thiết phải có nhiều megapixel như vậy không?

Ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu, máy ảnh càng nhạy thì ảnh càng rõ nét. Do đó, chất lượng hình ảnh được quyết định bởi độ nhạy của máy ảnh và độ phân giải hình ảnh. Hình ảnh sẽ rõ ràng và chính xác hơn khi số lượng megapixel tăng lên.

Nếu bạn muốn xem chi tiết tốt, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng máy ảnh có độ phân giải ít nhất 1 megapixel. Cũng cần nhắc lại rằng định dạng video H.264 rất mạnh mẽ.

Cũng cần lưu ý rằng máy ảnh megapixel ngày càng trở nên phổ biến và giá cả phải chăng trong những năm gần đây.

Những cách sử dụng phổ biến nhất cho máy ảnh trong thị giác máy là gì?

Máy ảnh cho tầm nhìn máy có thể được sử dụng cho một loạt các nhiệm vụ. Kiểm soát sản xuất, quản lý luồng đối tượng, kiểm tra bề mặt (máy ảnh phải được gắn trên kính hiển vi cho việc này), sản xuất linh kiện điện tử và điều hướng bằng rô-bốt đều là những ứng dụng khả thi. Đối với mỗi mục đích sử dụng, có một camera phù hợp.

Ví dụ, để quản lý quy trình sản xuất của dây chuyền đóng gói, tất cả những gì bạn cần là một camera CCD. Đây là một khoản đầu tư tương đối rẻ. Tốc độ quét của máy ảnh tính bằng khung hình trên giây (fps) và độ phân giải của nó là những mối quan tâm chính trong trường hợp này (tính bằng megapixel). Cần lưu ý rằng máy ảnh CMOS có thể xử lý các ứng dụng tương tự như máy ảnh CCD, nhưng chúng đắt hơn.

Máy ảnh FPA có thể được sử dụng cho cả định vị và chụp ảnh y tế vì độ chính xác tuyệt vời của chúng.

Bạn có thể mong đợi loại kết quả nào từ máy ảnh?

Thiết bị điện tử ít ảnh hưởng đến hiệu suất máy ảnh hơn chính cảm biến.

Do độ nhạy thấp của cảm biến, một số máy ảnh có thể có độ phân giải hình ảnh tốt với độ nhạy thấp và gần như không có nhiễu nhiệt.

Mặt khác, các máy ảnh khác sẽ cần độ nhạy lớn để tạo ra hình ảnh có thể nhìn thấy được trong điều kiện ánh sáng yếu, không có độ phân giải vượt trội nhưng có nguy cơ nhiễu nhiệt đáng kể do độ nhạy của cảm biến cao.

Cuối cùng, đừng bỏ qua tầm quan trọng của quang học của máy ảnh. Chất lượng của hình ảnh được tạo ra trên cảm biến bị ảnh hưởng trực tiếp bởi chất lượng quang học, khẩu độ tối đa và độ dài tiêu cự của chúng.

Giá cả và hiệu suất của máy ảnh có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của máy ảnh

• Độ nhạy (trong ISO)
• Độ phân giải (tính bằng pixel)
• Tốc độ (tính bằng khung hình / giây)
• Nhiễu nhiệt (từ cảm biến)
• Yêu cầu không gian

Định nghĩa của một camera thông minh là gì?

Máy ảnh thông minh là máy ảnh có thể chụp và phân tích hình ảnh. Những máy ảnh này cung cấp một số lợi ích. Đầu tiên và quan trọng nhất, chúng độc lập về xử lý và giải thích hình ảnh (không cần thiết phải kết nối chúng với máy tính). Họ cũng có thể điều chỉnh các quy trình tự quản và can thiệp vào quy trình mà họ đang giám sát sau khi giải thích các bức ảnh.

Cuối cùng, những chiếc máy ảnh này rất nhỏ và không chiếm nhiều diện tích. Chúng đơn giản để thiết lập trên dây chuyền sản xuất. Cuối cùng, đừng bỏ qua tầm quan trọng của quang học của máy ảnh.

Chất lượng của hình ảnh được tạo ra trên cảm biến bị ảnh hưởng trực tiếp bởi chất lượng quang học, khẩu độ tối đa và độ dài tiêu cự của chúng. Giá cả và hiệu suất của máy ảnh có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.

Ưu điểm của camera thông minh:

1. tự trị (thông minh nhúng)
2. xử lý hình ảnh tích hợp
3. giải thích hình ảnh tích hợp
4. kiểm soát kỹ thuật số các hoạt động tự động
5. giảm yêu cầu không gian
6. cài đặt đơn giản

Xu hướng

Để bắt đầu, cảm biến hình ảnh đã đi một chặng đường dài trong những năm gần đây. Xu hướng là có nhiều pixel hơn để cải thiện độ phân giải, nhưng cũng để tăng độ nhạy (cảm biến hình ảnh ngược sáng).

Cảm biến dựa trên công nghệ CCD ngày càng trở nên hiệu quả hơn và chúng hiện đang chia sẻ ngày càng nhiều tính năng với cảm biến dựa trên công nghệ CMOS. Điều này không chỉ cải thiện độ phân giải hình ảnh mà còn giảm nhiễu nhiệt ở các mức ánh sáng yếu.

Về giao diện truyền thông, dữ liệu đang được truyền với tốc độ nhanh hơn. Điều này cho phép gửi ảnh có độ phân giải cao ở khoảng cách xa mà không làm giảm chất lượng trong khi vẫn ở trong môi trường công nghiệp. Truyền dữ liệu không dây, cụ thể là sử dụng Wifi, sẽ là xu hướng trong những năm tới.

Xu hướng máy ảnh mới nhất

• độ phân giải cao
• độ nhạy cao
• giao tiếp nhanh hơn
• trí thông minh nhúng
• quyền tự trị
• sự thu nhỏ

Trên đây là một số thông tin hữu ích giúp bạn lựa chọn được loại máy ảnh thị giác phù hợp. Để biết thêm thông tin chi tiết quý bạn đọc có thể truy cập B2bmart.vn.