什么是机器视觉照相机？
机器视觉照相机也称为工业摄像机，是 2D 图像处理系统的重要组成部分。其主要功能是拍摄图像，然后通过硬件和软件的组合对图像进行处理。为不同应用处理所获得的信息。
生产系统中图像处理应用的典型示例是质量控制、存在性检查、完整性检查。对此会分析在生产线上所生产零件的特定特征。如此便可以检查零件是否符合质量标准，或者是否需要在必要时将其剔除。
2D 图像处理系统的摄像头型号
行扫描照相机
行扫描照相机主要用于连续检测过程。它们特别适合在传送带上移动对象或处理无限材料的应用。与平面照相机不同，行扫描照相机不是一次扫描，而是逐行扫描照相机。为了生成完整的图像，在拍摄过程中，对象必须移动经过照相机的视野。然后软件将各行组合成一个整体画面。在这些应用中，它们比传统的 2D 摄像头快得多，因此特别适合高速应用。
它们的性能通常超过了 2D 摄像头，尤其是在连续运行的过程中。图像质量主要取决于对象的平稳移动、拍摄时间、行分辨率和曝光时间等因素。典型的应用示例包括纺织品、纸张、织物和网状结构产品的质量控制，这些产品需要完整、精确的图像采集。
平面照相机
与逐行扫描的行扫描照相机不同，平面照相机使用图像传感器一次扫描整个图像。这意味着它只需拍摄一次即可生成完整的二维图像。
平面照相机广泛应用于需要即时完整成像的任何领域，例如工业质量控制、医疗成像、监控系统以及需要高精度和快速图像处理的许多其他领域。它们特别适合固定对象，因为在此不需要摄像头和对象之间的相对运动。
其优势在于准确拍摄细节丰富的高分辨率 2D 图像。平面照相机尤其适用于需要非常高图像质量的应用。
平面照相机的区别：机器视觉照相机和 Smart Camera
摄像头选择从图像芯片开始
什么是图像芯片？
单色照相机还是彩色照相机？什么时候使用什么产品？
实际图像
使用单色相机拍摄图像
单色相机能够区分灰度。
使用彩色相机拍摄图像
彩色相机能够区分对象的色值。
带有全局或卷帘快门的 CMOS 传感器的功能原理
CMOS 图像传感器有两种曝光方法，用于控制图像的拍摄和读取方式。这些方法确定了曝光时间，从而确定了在摄像头传感器中转化为电子并作为值输出的光量。全局快门和卷帘快门的区别：
全局快门
| 整个图像区域同时曝光 |
| 适用于静态和动态应用 |
| 对于移动对象不存在图像失真 |
卷帘快门
| 各行在时间上错开曝光 |
| 针对静态应用 |
| 物体快速移动时的图像失真（卷帘快门效应） |
| 拍摄静止图像 |
Der Rolling Shutter Effekt
In der industriellen Bildverarbeitung unterscheidet man zwischen Monochrom- und Farbkameras. Monochromkameras erfassen Graustufen und konzentrieren sich dabei auf die Helligkeitsunterschiede im Bild. Dadurch sind sie besonders gut für Anwendungen geeignet, die feine Kontraste und Details erfordern wie z. B. bei der Inspektion von Oberflächen oder der Messung von Objekten.
Eine Farbkamera ist in der Lage, die Objekte voneinander und vom Hintergrund zu unterscheiden. Durch die Rot-, Grün- und Blau-Filter auf den Pixeln kann ein Farbspektrum von bis zu 16,7 Millionen Farben erfasst werden. Dadurch lassen sich farblich variierende Objekte erkennen, die mit monochromen Kameras nicht unterscheidbar wären.
Weitere Sensoreigenschaften
Bildsensoren bzw. Bildchips unterscheiden sich in zahlreichen Merkmalen, darunter Sensorgröße, Auflösung, Pixelgröße, Bildrate, Lichtempfindlichkeit und Dynamikumfang. Abhängig von der Auflösung kommen in der industriellen Bildverarbeitung Sensoren in verschiedenen Baugrößen zum Einsatz. Größere Modelle bieten in der Regel eine höhere Performance, sind jedoch weniger geeignet für kompakte Kamerasysteme mit begrenztem Bauraum.
Aufgrund immer besserer Herstellungsprozesse, die die Nachteile kleinerer Bildchips minimieren, tendiert der Markt zu immer kleineren Sensorgrößen. Mit abnehmender Sensorgröße reduziert sich jedoch auch der Platz für die einzelnen Pixel. Je größer ein Pixel ist, desto mehr Licht kann es aufnehmen – was den zusätzlichen Lichtbedarf der Anwendung entsprechend reduziert.
Gerade bei industriellen Anwendungen mit kurzen Belichtungszeiten, etwa in schnellen dynamischen Prozessen, ist daher ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Pixelanzahl und Pixelgröße entscheidend für eine zuverlässige Bildqualität.
Da in der Bildverarbeitung oftmals kurze Belichtungszeiten, z. B. in schnellen dynamischen Anwendungen, vorausgesetzt werden, muss hier insbesondere auf die Ausgewogenheit zwischen Pixelanzahl und -größe geachtet werden.
Auflösung
Bildfrequenz
Belichtungszeit
Die passende Auflösung für jede Anwendung
| Auflösung | Genauigkeit | Beispiele |
|---|---|---|
| 1,6 MP | Anwendungen, die keine extrem hohe Auflösung erfordern | Optische Zeichenerkennung, Montagekontrolle, Anwesenheitskontrolle |
| 5 MP | Anwendungen, die eine mittlere Detailgenauigkeit erfordern | Inspektionen von Verpackungen |
| 12 MP | Anwendungen, die eine hohe Präzision erfordern | Inspektion feiner mechanischer Teile |
| 24 MP | Anwendungen, die eine sehr hohe Auflösung und Detailgenauigkeit erfordern | Prüfung von Leiterplatten auf fehlerhafte Bauteile |
Hauptkomponenten von 2D-Bildverarbeitungssystemen
Objektiv
Zusammen mit der Kamera und der Beleuchtung sind Objektive maßgeblich entscheidend für die Qualität der Aufnahmen. Objektive ermöglichen eine präzise Abbildung, was nicht nur die Analyse feinster Strukturen erleichtert. Die Auswahl des richtigen und hochwertigen Objektives kann die Erkennung als auch Verarbeitungszeit optimieren.
Die Schnittstelle von Machine Vision Cameras
Gigabit Ethernet (GigE)
Schnelle Übertragung großer Bilddatenmengen
Einfache Integration dank Protokollstandard
- Mehrere Kameras können in einem Netzwerk betrieben werden
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Machine Vision Camera über ein Kabel mittels PoE (Power over Ethernet) anzuschließen, wodurch sowohl die Stromversorgung als auch die Datenübertragung über einen einzigen Anschluss erfolgen.
Einsatzmöglichkeiten von Machine Vision Cameras
Positionskontrolle
Positionierung Robotik
Teilevermessung
Qualitätskontrolle
Anwesenheitskontrolle
Prozessüberwachung
Code Reading
Sektörler arası uygulamalar için güvenilir çözüm
Otomotiv endüstrisi
Otomobil iç kapılarının kalite kontrolü
Motor bloklarının kalite kontrolü
Otomatik vidalama için konum algılama
Elektrik endüstrisi
PCB konum kontrolü
Yapı parçalarının hizalanmasının kontrolü
Fiş konektörü ve kablo denetimi
Paketleme endüstrisi
Ambalajlarda hasar, kirlilik ya da eksik etiket kontrolü
Ambalajlarda etiket kontrolü
PET şişelerde son kullanma tarihi kontrolü
Gıda endüstrisi
İçecek kutularının hizalanması
Ambalajlarda etiket kontrolü
Bağlı kapakların denetimi
