Najboljše industrijske rešitve za kamere za proizvodnjo s hitro hitrostjo

Ključne tehnične specifikacije, ki določajo zmogljivost industrijskih kamer

Kompromisi med ločljivostjo, hitrostjo slike in tipom senzorja

Zmogljivost industrijskih kamer resnično temelji na iskanju prave ravnovesne točke med ločljivostjo, hitrostjo slike in gradnjo samega senzorja. Ko gre za zajem podrobnosti, danes deluje 12-megapikselni senzor dovolj dobro za večino avtomatiziranih nalog pregleda. Vendar kadar potrebujemo izjemno natančnost pri meritvah – na primer branje na podpikselni ravni, ki je tako pomembno v določenih metroloških aplikacijah – proizvajalci izbirajo senzorje z višjo ločljivostjo, na primer 25 MP. Težava pri tem je, da višja ločljivost pomeni večje podatkovne tokove in več računske moči za obdelavo, kar naravno omejuje dejansko hitrost delovanja kamere. Zato so danes CMOS-senzorji prevzeli v večini industrijskih nastavitev. Učinkoviteje upravljajo porabo energije, hitreje izvajajo branje slik in so opremljeni z različnimi uporabnimi funkcijami, ki so že vgrajene v sam senzor. CCD-senzorji še vedno obstajajo, a predvsem v specializiranih področjih, kjer morajo biti ravni šuma popolnoma zmanjšane – na primer v nekaterih okoljih znanstvenega raziskovanja. Na sestavnih linijah, kjer se stvari premikajo hitro, mnogi operaterji ugotavljajo, da 12-MP CMOS-nastavitev, ki oddaja 60 sličic na sekundo, zazna napake zanesljiveje kot modne 25-MP modele, ki zaradi višjih zahtev glede ločljivosti dosežejo le približno 15 sličic na sekundo.

Globalni nasproti vrtečemu zatemnitvenemu mehanizmu: vpliv na natančnost zajema gibanja

Vrsta zaklopa, ki se uporablja, ima velik vpliv na to, kako dobro se ujame gibanje. Globalni zaklopi delujejo tako, da hkrati izpostavijo vsak piksel, kar jih naredi povsem nujne pri fotografiranju predmetov, ki se premikajo hitreje od 2 metra na sekundo, saj s tem preprečijo nadležne izkrivitve ali nihanja na sliki. Zaklopi z vrstičnim branjem delujejo drugače: sliko skenirajo po vrsticah, eno za drugo, kar povzroči opazno izkrivitev ob vsakem gibanju. Zato niso primerni za sisteme robotizirane navigacije ali za pregled izdelkov na hitro premičnih transportnih trakovih. Seveda so kamere z vrstičnim zaklopom običajno cenejše – približno za 15 do 30 odstotkov – vendar večina proizvajalcev ugotovi prepozno, da ti varčevalni učinki pridejo na račun kakovosti. Meritve niso tako zanesljive in kasneje nastane veliko več napačnih zavrnitev. Za vse, ki delajo z gibljivimi deli ali na hitrorotirajočih proizvodnih linijah, so globalni zaklopni CMOS-senzorji postali industrijska standardna izbira, še posebej, kadar hitrost traku redno presega 1,5 metra na sekundo.

Okoljski in integracijski zahtevki za razvoj v realnem svetu

Oznake IP, odpornost proti temperaturam in udarni odpornost

Industrijske kamere morajo prenesti prah, vlago, ekstremne temperature in mehanske obremenitve. Ključni kazalniki za okrepljenost so:

• Oznake IP65/67 , ki potrjujejo zaščito pred curki vode pod nizkim tlakom in popolno prodorom prahu
• Območja delovnih temperatur od –10 °C do 50 °C – potrjeno za uporabo v livarnah, hladilnih skladiščih in zunanjih avtomatiziranih ohišjih
• Upornost proti šokom ocenjene na ≥50 G (po standardu IEC 60068-2-27), kar zagotavlja stabilnost v bližini kovinsko oblikovalnih stiskalnic ali vibrirajočih transportnih trakov

Kamere, ki izpolnjujejo te specifikacije, so v študiji avtomatizacije med več tovarnami leta 2023 zmanjšale nepredvideno vzdrževanje za 34 %. Ohišja z zmanjšanimi vibracijami dodatno zmanjšujejo zamazovanje slike med neprekinjeno obratovanjem transportnega traku.

Kompatibilnost vmesnika (GigE Vision, USB3 Vision, CoaXPress)

Izbira vmesnika določa razširljivost, hitrost in fleksibilnost namestitve:

Omogočanje napajanja prek omrežja (PoE) v standardu GigE Vision poenostavi kabliranje in zmanjša stroške infrastrukture. CoaXPress izstopa tam, kjer je trajna pasovna širina večja od 1 Gbps – na primer pri površinsko kontroli v realnem času s frekvenco 4K@120 fps. USB3 Vision omogoča vključitev po načelu »vstavi in deluje«, vendar zahteva natančno upravljanje toplotnih obremenitev in dolžine kabla.

Posebne zahteve glede uporabe industrijskih kamer za določene aplikacije

Zahteve za natančno merilno tehniko, prepoznavo znakov (OCR) in zaznavo napak

Zmogljivost določenih aplikacij je odvisna od tega, kako dobro skupaj delujejo strojna oprema in osvetlitveni načrt, ne le od samih specifikacij senzorjev. Pri natančnih meritvah je za dosego ponovljivih dimenzij pod 5 mikrometri potrebnih posebnih optičnih elementov – telecentričnih leč – ter pametnega programskega opreme, ki zapolni vrzeli med piksli. Sistemi za prepoznavanje optičnega znaka (OCR) manj pozornosti namenijo številu megapikselov in večjo pozornost dobremu kontrastnemu razponu nad 120 decibelov, enakomerni osvetlitvi površin ter zanesljivim sprožilcem, da lahko znake pravilno preberejo v večini primerov, tudi ko se predmeti premikajo mimo njih po transportnih trakovih. Zaznavanje napak se znatno izboljša z uporabo senzorjev z globalnim zaklenitvenim mehanizmom in ločljivostjo nad 12 megapikselov ter vgrajenimi funkcijami obdelave, kot so izvlečenje območij zanimanja ali prilagoditev barvnih preslikav neposredno znotraj same kamere. Takšne nastavitve zmanjšajo število spregledanih napak za približno 40 odstotkov v primerjavi z ročnim odkrivanjem s strani človeka, kar je še posebej uporabno pri zaznavanju drobnih napak na lesketajočih se ali grubi materialih, kjer se človeško oko pogosto izda.

Potrebe po delovanju pri slabi osvetlitvi, visoki hitrosti ali sinhronizaciji več kamernih sistemov

Ekstremni obratovalni pogoji zahtevajo prilagojen načrt senzorjev in sistema:

• Okolja z nizko osvetlitvijo , kot so farmacevtski čistim prostori ali pregled v temnem polju, koristijo senzorji CMOS z obrnjeno osvetlitvijo, katerih kvantna učinkovitost presega 80 % in razmerje signal–šum >36 dB – s tem ohranjajo kontrast brez prekomernega šuma zaradi povečanja
• Zajem z visoko hitrostjo (več kot 500 sličic na sekundo) zahteva ne le funkcijo globalnega zaklenitvenega obturatorja, temveč tudi pomnilniške medpomnilnike na samem senzorju ter optimizirane podatkovne poti, da se izogne izgubi sličic pri hitrostih vrstice nad 10 m/s
• Sinhronizacija več kamernih sistemov , zlasti pri 3D profiliranju ali izbiranju predmetov iz posode, temelji na sinhronizaciji po protokolu IEEE 1588 PTP, skladnem s standardom GenICam – kar omogoča poravnavo sprožilcev na ravni mikrosekund med desetinami kamernih sistemov

Nesinhronizirani večkamerni sistemi povečajo dimenzionalno napako za 15 % v avtomobilskih sestavnih aplikacijah, glede na Načrtovanje vizualnih sistemov (2023). Integrirane arhitekture za časovno usklajevanje – namesto zunanjih sprožilnih naprav – so danes standard v vizualnih platformah za visoko natančnost.

Skupna stroškovna lastništva: Nad začetno ceno industrijskega kamere

Prava vrednost opreme je odvisna od tega, kako dobro zdrži s časom, ne pa od začetne cene. Pri oceni skupnih stroškov lastništva (TCO) je treba upoštevati več dejavnikov kot le nakupno ceno: stroške namestitve, pogostost kalibracije, porabo energije, potrebe po nadgradnji, kadar sistemi niso združljivi, ter tveganja, povezana z nenadnim izpadom delovanja. Cenejše kamere pogosto povečajo skupne stroške, saj preprosto ne trajajo tako dolgo. Njihovi izhodi so pogosto nestabilni in zahtevajo stalno ponovno kalibracijo, kar tehnikom poveča obseg dela za približno 30 do 50 odstotkov. Poleg tega, če njihovi protokoli niso združljivi z obstoječo infrastrukturo, podjetja porabijo dodatna sredstva za draga programska posredniška rešitev ali nadgradnjo strojne opreme. Industrijske kamere, ki so zgrajene za izjemno trpežnost v težkih pogojih – na primer z zaščito IP67, delovnim temperaturnim razponom od minus deset do petdeset stopinj Celzija ter odpornostjo na udare do 50 G – znatno zmanjšajo število nepredvidenih obiskov za vzdrževanje. Te izvirno izdelane kamere običajno delujejo približno dvakrat in pol dlje med dvema okvarama kot standardne kamere. Glede na najnovejše industrijske poročila znašajo izgube zaradi zaustavitve tovarne približno 260.000 dolarjev na uro, zato celo majhna izboljšava neprekinjenega delovanja prinese ogromne koristi pri povračilu naložbe. Raziskava iz lanskega leta je pokazala, da je naložba v kamere, ki so zasnovane z nizkim TCO, v petih letih prinesla skoraj 57 % boljše finančne rezultate kot izbira cenovno ugodnejših variant. Ta prednost izhaja iz hitrejšega odkrivanja napak v proizvodnji, zmanjšanja odpadkov ter ohranjanja konstantne ravni izdelave skozi celoten proces obratovanja. Zato si zapomnite: pri ocenjevanju stroškov upoštevajte vse dejavnike, povezane z celotnim življenjskim ciklusom opreme, ne le začetno ceno na blagajni.

Ste pripravljeni izbrati najboljšo industrijsko kamero za vašo visokohitrostno proizvodnjo?

Proizvodnja s hitrimi obrati zahtevki industrijske kamere, ki uspešno združujejo ostanek med tehnično zmogljivost, odpornost na težke okoljske razmere, na aplikacijo prilagojen dizajn in nizko dolgoročno skupno lastniško stroškovno obremenitev ( TCO ). Prihranki na račun specificacije ali kakovosti izdelave daje rezultate neplanirane prekinitve delovanja, a višja stopnjo lažno zavrnjeni izdelki in povečani stroški , ki podkopava esučinkovitost da hitro proizvodnjo, ki naj bi jo dosegli.

HIFLY Technology , s 15 let izkušenj s strojnim vidom , ponuja rešitve industrijskih kamer posebej izdelano za hitre proizvodne procese . Naša izdelkovna  linija vključuje celoten nabor modelov z globalnim zaklenitvenim mehanizmom, odpornih in visokoločljivih , poleg tega pa z ustrezne industrijske leče in osvetlitev , za ustvarjanje brezhibnega, integriranega sistema strojno videnja. Naša rešitev je podprta z certifikatom ISO 9001:2015 in globalno tehnično podporo. so prilagojene  za vaši hitrosti proizvodnje, natančnosti zahteve in ciljem skupnih stroškov (TCO).

Kontaktirajte nas danes za brezplačno posvetovanje, da določimo industrijsko kamerino rešitev, ki bo optimalno izboljšala vaše postopke pregleda in avtomatizacije pri visokohitrostni proizvodnji.