Funktion och användning av bildinfångare i maskinseende

Maskinseendeteknologi används omfattande inom industriell produktion och inspektion, hälso- och sjukvård, transport och andra områden för att hjälpa till att uppnå automatisering och intelligens. Hela systemet för maskinseende kan delas upp i två huvudmoduler: bildfångst och bildbehandling. Bildinfångaren fungerar som gränssnitt mellan delen för bilddatainsamling och bearbetningsdelen och spelar en avgörande roll.

I ett maskinseendesystem består bildfångstdelen huvudsakligen av en industriell kamera, ett industriellt objektiv och ett belysningssystem, medan bildbehandlingen utförs med hjälp av bildbehandlare. Bildfångaren kan förstås som gränssnittet mellan den industriella kameran (videosignalen) och datorn (programvaran). Bilderna som fångas in av bildfångaren skickas till datorn eller andra processorer för bearbetning.

I. Princip för bildfångare

Först fungerar den specifika del av den verkliga världen "som syns" av kameran och det optiska systemet som ett optiskt signal. Sedan omvandlar CCD- eller CMOS-chippen det optiska signalen till en elektrisk signal. Kameran skickar ut videosignalen i ett specifikt format eller protokoll till bildinfångaren. Varje pixel uttrycker ljusintensiteten oberoende i form av en Gråtonsnivå. Dessa ljusintensitetsvärden överförs från matrisen i CCD- eller CMOS-chippen och lagras i en matrisdatastruktur i minnet; bildinfångaren är mellanhändern för denna överföring.

II. Vanliga parametrar för bildinfångare

1.  A/D-omvandling: Bildinfångare kan omvandla analoga signaler till digitala signaler och spelar en viktig roll i bildfångningsarbetet i hela maskinseendesystemet. Denna analogtilldigital-omvandling som utförs av bildinfångaren i ett maskinseendesystem kallas A/D-omvandling, och den komponent som implementerar omvandlingen kallas en A/D-omvandlare.

2.  Samplingsfrekvens: Samplingsfrekvensen visar bildfångarens hastighet och kapacitet i bildbehandling. Vid bildfångning måste man noga övervaka om samplingsfrekvensen hos bildfångaren uppfyller kraven.

3.  On-board Frame Buffer (Upplösning): Detta bestämmer den maximala pixelmatris som fångaren kan hantera, vilket visar dess upplösningsförmåga, dvs den maximala kameraupplösning den kan hantera.

4.  Antal transmissionskanaler: Förmågan hos fångaren att samtidigt fånga bilder från flera kameror. I praktiska tillämpningar behöver man ibland att flera visionssystem ska fungera samtidigt för att säkerställa en viss produktionseffektivitet. Därför måste bildfångaren kunna utföra A/D-omvandling på flera kameror samtidigt för att möta systemets behov. Vanliga transmissionskanalalternativ för fångare på marknaden inkluderar för närvarande enkelkanal, dubbelkanal, fyrkanal etc.

III. Klassificering av bildfångare

1.  Baserat på typ av insignal: Analoge bildfångare och digitala bildfångare. Vanligt omnämnda GigE-kort och USB-bildfångare är typer av digitala bildfångare.

2.  Baserat på funktion: Bildfångare med enbart insamlingsfunktioner och bildfångare med integrerade bildbehandlingsfunktioner. Med den ständiga utvecklingen av bildbehandlalgoritmer, bildarbetsstationer, GPU-teknik och smarta kameror, krymper det tillgängliga utrymmet för bildfångare med integrerade bildbehandlingsfunktioner, och deras bildbehandlingsfunktioner blir alltmer enskilda.

IV. Val av bildfångare

Faktorer att överväga vid val av bildfångare:

1. Typ av signaturgränssnitt: Kamerans och bildinsamlarens videosignalgränssnitt (typ) måste matcha varandra: analoga signaler ansluter till analoga bildinsamlare; digitala signaler ansluter till digitala bildinsamlare. Det finns analoga signalgränssnitt och digitala signalgränssnitt. Analoga signalgränssnitt inkluderar BNC, RCA (ljudkonsol), S-video. Digitala signalgränssnitt inkluderar CameraLink, Gigabit Ethernet (GigE), CoaXPress (CXP), CLHS, USB 3.0 & 2.0, m.fl.

2. Samplingsbildhastighet: Insamlarens datainsamlingsfrekvens ≥ kamerans datautgångsfrekvens. Kravet på insamlarens datainsamlingsfrekvens kan beräknas enligt följande:

För analoga insamlare: Punktfrekvens ≥ 1,2 * R * FPS

För digitala insamlare: Punktfrekvens ≥ kamerans punktfrekvens

Obs: R är kamerans upplösning, FPS är kamerans bildhastighet.

3. Programvaruutvecklingspaket (SDK): Den valda frame grabber bör ha en stabil, enkel, lättanvänd, kraftfull och portabel SDK. Dessutom bör produktlinjen vara väl etablerad för att underlätta uppgraderingar.