Cos’è una Smart Camera?
Il sensore combina l’acquisizione e la valutazione delle immagini in una custodia. Spesso l’ottica e l’illuminazione non sono installate in modo fisso e possono essere configurate individualmente. Ciò si traduce in una varietà di applicazioni paragonabile a quella di un tradizionale sistema di visione basato su PC. Le camere intelligenti di solito dispongono di un ambiente software che può variare da pacchetti software semplici a pacchetti software completi, paragonabili a programmi di elaborazione delle immagini complessi.
Come funziona una Smart Camera?
Le Smart Camera si contraddistinguono per l’unione di acquisizione e valutazione delle immagini in una custodia compatta e robusta. Grazie al processore integrato, i dati dell’immagine grezza registrati vengono ulteriormente elaborati internamente, consentendo un’emissione diretta dei risultati (ad es. pezzo buono/pezzo difettoso). In combinazione con un potente software, è possibile risolvere i più svariati compiti. L’accesso al dispositivo avviene di norma tramite un’interfaccia Ethernet e l’applicazione viene creata tramite un’interfaccia utente grafica. Combinando hardware intelligente con un potente software, in parte anche con la possibilità di programmazione personalizzata, gli utenti ricevono una soluzione ad alte prestazioni per la loro applicazione. La Smart Camera come soluzione completa semplifica notevolmente l’impostazione di un progetto di elaborazione delle immagini.
Quali sono le differenze tra Smart Camera e sensori di visione?
La distinzione tra sensori di visione e Smart Camera non è sempre chiara, perché la transizione è fluida.
Cos’è un sensore di visione?
I sensori di visione sono forme costruttive particolarmente compatte, i cui sistemi, oltre all’illuminazione, dispongono già di un’ottica adatta. In genere, la risoluzione e la potenza di calcolo dei sensori di visione sono limitate e adattate in modo ottimale a una determinata applicazione. Il software può essere configurato rapidamente anche senza conoscenze speciali nell’elaborazione di immagini industriali. Sempre più spesso vengono utilizzate reti neurali pre-esercitate che consentono all’utilizzatore di effettuare semplici classificazioni buono/scarso utilizzando meno immagini di riferimento. I campi di applicazione si limitano per lo più alle semplici attività di identificazione, ai controlli di presenza e alle semplici applicazioni di misura.Quando vengono utilizzate le camere con C mount e quando con autofocus?
L’ottica di una camera definisce il campo visivo risultante a una determinata distanza di lavoro. Per la maggior parte delle applicazioni di elaborazione delle immagini industriali, questi parametri sono prescritti in modo fisso a causa delle dimensioni dell’oggetto e della situazione di installazione note. Per questo motivo vengono utilizzati obiettivi C mount. La scelta dell’obiettivo corretto si basa sulla distanza di lavoro, sulle dimensioni dell’oggetto e sulle dimensioni del sensore. Il calcolatore della visione fornisce un supporto in questo senso.
Se almeno uno dei parametri ottici di base è variabile, la messa a fuoco deve essere adattata il più rapidamente possibile a questo cambiamento. I dispositivi con autofocus consentono di programmare diverse posizioni di messa a fuoco. Ad esempio, quando si ispezionano confezioni di dimensioni diverse a causa della diversa distanza operativa, è necessaria una telecamera con autofocus.
Se almeno uno dei parametri ottici di base è variabile, la messa a fuoco deve essere adattata il più rapidamente possibile a questo cambiamento. I dispositivi con autofocus consentono di programmare diverse posizioni di messa a fuoco. Ad esempio, quando si ispezionano confezioni di dimensioni diverse a causa della diversa distanza operativa, è necessaria una telecamera con autofocus.
Smart Camera con C mount
Smart Camera con autofocus
Come funziona un autofocus?
I dispositivi con autofocus assicurano immagini ad alta risoluzione grazie alla regolazione automatica della messa a fuoco su aree selezionate dell’immagine, anche con distanze diverse. Nell’ambito dell’elaborazione di immagine industriale vengono utilizzati principalmente due metodi di autofocus: Lenti liquidi e messa a fuoco meccanica. Entrambi i procedimenti utilizzano una misurazione del contrasto basata sull’immagine e differiscono per i rispettivi vantaggi e svantaggi.
La scelta tra lenti liquide e messa a fuoco meccanica dipende dai requisiti specifici della rispettiva applicazione. Mentre le lenti liquide convincono soprattutto per l’elevata velocità di messa a fuoco e la lunga durata, i sistemi meccanici si distinguono spesso per una maggiore precisione e costi inferiori.
La scelta tra lenti liquide e messa a fuoco meccanica dipende dai requisiti specifici della rispettiva applicazione. Mentre le lenti liquide convincono soprattutto per l’elevata velocità di messa a fuoco e la lunga durata, i sistemi meccanici si distinguono spesso per una maggiore precisione e costi inferiori.
Messa a fuoco meccanica dell’obiettivo
I sistemi meccanici utilizzano motori o attuatori per regolare la posizione dell’obiettivo per la messa a fuoco.
Gli STM vengono utilizzati per ottenere una messa a fuoco precisa e uniforme spostando gli elementi dell’obiettivo in piccoli passi fissi. Sono particolarmente utili in ambienti in cui sono fondamentali impostazioni di messa a fuoco costanti e ripetibili.
I VCM vengono utilizzati per ottenere una messa a fuoco precisa e rapida muovendo gli elementi dell’obiettivo mediante forza elettromagnetica. Sono caratterizzati da affidabilità, durata e capacità di fornire prestazioni costanti anche in ambienti difficili.
Gli USM utilizzano le vibrazioni a ultrasuoni generate da elementi piezoelettrici per ottenere una messa a fuoco precisa e rapida. Convincono per la loro affidabilità ed efficienza in ambienti difficili.
Lente liquida (LEM)
Le lenti liquide sfruttano le proprietà fisiche dei liquidi per regolare la distanza focale, senza parti in movimento meccanico. L’applicazione di una tensione elettrica modifica la forma del liquido e quindi la sua rifrazione. In questo caso, oltre a un dispositivo di compensazione termica, è necessario anche un controllo elettronico. Osservare i tempi di riscaldamento corrispondenti, tipicamente circa 5 minuti.
Qual è la tecnologia più adatta all’applicazione? Le differenze in breve
| Lente liquida (LEM) | Lente meccanica (STM, VCA, USM; tipicamente con S mount) | |
|---|---|---|
| Velocità |
Veloce | Moderata – Veloce |
| Precisione |
Elevata | Elevata |
| Fascia di temperatura | Elevata | Moderata – Elevata |
| Lente autobloccante |
No | Sì: STM, USM No: VCA |
| Resistenza agli urti e alle vibrazioni | Elevata | Moderata – Elevata |
| Cicli (ISO/TS 20490:2024) | Moderato – Elevato | Elevato |
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Velocità
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|---|---|
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Lente liquida (LEM)
Veloce
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Lente meccanica (STM, VCA, USM; tipicamente con S mount)
Moderata – Veloce
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Precisione
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Lente liquida (LEM)
Elevata
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Lente meccanica (STM, VCA, USM; tipicamente con S mount)
Elevata
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Fascia di temperatura
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Lente liquida (LEM)
Elevata
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Lente meccanica (STM, VCA, USM; tipicamente con S mount)
Moderata – Elevata
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Lente autobloccante
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Lente liquida (LEM)
No
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Lente meccanica (STM, VCA, USM; tipicamente con S mount)
Sì: STM, USM
No: VCA |
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Resistenza agli urti e alle vibrazioni
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Lente liquida (LEM)
Elevata
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Lente meccanica (STM, VCA, USM; tipicamente con S mount)
Moderata – Elevata
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Cicli (ISO/TS 20490:2024)
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Lente liquida (LEM)
Moderato – Elevato
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Lente meccanica (STM, VCA, USM; tipicamente con S mount)
Elevato
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Qual è il significato dell’illuminazione integrata?
L’illuminazione è essenziale quando si utilizzano Smart Camera e sensori di visione. Per compensare la luce ambientale debole o disomogenea, Smart Camera e sensori di visione con autofocus sono generalmente dotati di illuminazione integrata. I moduli di illuminazione spesso sostituibili possono essere sostituiti direttamente sul campo a seconda dell’applicazione. Di solito si tratta di luce incidente, poiché le luci integrate non possono essere orientate in modo variabile rispetto alla telecamera. Per creare situazioni di illuminazione il più possibile omogenee senza riflessi, in alcuni modelli i singoli segmenti possono essere attivati separatamente. Ciò consente la simulazione di diversi angoli di illuminazione, in particolare a brevi distanze di lavoro, assicurando così un’esposizione diffusa o l’estrazione di caratteristiche specifiche. In caso di distanze di lavoro maggiori e di applicazioni con luce trasmessa, viene spesso utilizzata una tecnica di illuminazione esterna.
Quale risoluzione è adatta a quale applicazione?
0,4 megapixel (VGA)
Applicazioni semplici, ad es. controlli di presenza, ecc.
1,6 megapixel
Controlli di montaggio, riconoscimenti ottici dei caratteri, ecc.
5 megapixel
Applicazioni che richiedono un’elevata precisione, come misurazioni, ispezioni, ecc.
≥ 12 megapixel
Ispezioni di alta precisione
Cos’è un chip di immagine?
Il chip di immagine (anche: sensore di immagine) è un componente elettronico sensibile alla luce. La luce in ingresso (fotoni) viene trasformata in carica elettrica mediante l’effetto fotoelettrico. I sensori monocromatici sono prevalentemente utilizzati nell’industria perché causano meno traffico di dati. Nella maggior parte dei casi si tratta di semiconduttori a ossido metallico complementari, in breve sensori CMOS.
Da cosa dipende la dimensione di un chip immagine?
I sensori per l’elaborazione di immagini industriali sono disponibili in diverse dimensioni a seconda della risoluzione. Più grande è, meglio è dal punto di vista tecnico, ma meno pratico anche per le videocamere compatte con spazio limitato. A causa dei processi di produzione sempre migliori, che riducono al minimo gli svantaggi dei chip di immagine più piccoli, il mercato tende a ridurre sempre più le dimensioni dei sensori. Se il chip di immagine è più piccolo, rimane anche meno spazio per i singoli pixel. Più grande è un singolo pixel, più luce può assorbire e meno luce deve essere immessa nell’applicazione. Poiché nell’elaborazione di immagine spesso i tempi di esposizione sono brevi, ad es. in applicazioni dinamiche rapide, è necessario prestare particolare attenzione all’equilibrio tra numero e dimensione dei pixel.Quando vengono utilizzati i chip immagine a colori?
L’impiego di una camera a colori, ovvero di una camera con chip immagine a colori, è necessario in pochissimi casi. Solo quando è necessario rilevare caratteristiche tramite piccole differenze di colore, si consiglia di lavorare con chip di immagine a colori. Ciò è dovuto al fatto che i sensori monocromatici presentano una sensibilità alla luce notevolmente superiore rispetto ai chip di immagine a colori e, grazie al minor traffico di dati, hanno un effetto positivo sul tempo di processo.
