Top

Blog

Rodzaje kamer i jak je dobierać?

Podstawowe rodzaje kamer stosowanych w systemach wizyjnych możemy podzielić na strefowe i liniowe. Pierwsze z nich są bardzo podobne do otaczających nas na co dzień – w telefonach, aparatach cyfrowych czy monitoringu. Są oparte na prostokątnej matrycy, służą do robienia zdjęć (technologia area scan). Głównymi różnicami pomiędzy kamerą przemysłową a konwencjonalną są: szybkość klatkowania, fizyczny rozmiar matrycy, odporność na środowisko zewnętrzne i żywotność. Tego typu kamery stosowane są w około 95% aplikacji systemów wizyjnych.

Wspomniane wcześniej kamery liniowe to zupełnie inna bajka. Zbudowane są na bazie bardzo wąskiej matrycy, działają na zasadzie skanowania linii i łączenia ich w klatkę (technologia line scan). Spróbujmy wyobrazić sobie linię lasera rzucaną na obiekt – w ten właśnie sposób kamera liniowa zbiera obraz. Są zazwyczaj stosowane do aplikacji bardzo szybkich, wymagających równego oświetlenia.

Dzisiaj skupimy się na kamerach strefowych. Każdy producent kamer podaje ilość pikseli w osi x oraz y matrycy. Przykładowo kamera o rozdzielczości 5 MPix posiada 2500 pix w osi x oraz 2000 pix w osi y. Pierwszym krokiem doboru kamery jest obliczenie rozdzielczości wymaganej do spełnienia założeń naszej aplikacji. Informacje na zdjęciu zakodowane są w pikselach, aby móc dokonać pomiaru, zidentyfikować wadę określonego rozmiaru, musimy te piksele przełożyć na milimetry. Naszymi danymi wejściowymi przy doborze kamery są zawsze:

  • wielkość badanego obiektu (pole widzenia kamery)
  • najmniejszy rozmiar szukanej wady lub żądana tolerancja pomiaru

Przyjmuje się, że do poprawnej identyfikacji wady na zdjęciu potrzebne są co najmniej 4 sąsiadujące piksele. Przykładowo – na obiekcie o polu powierzchni 50 mm x 40 mm chcemy wyszukać rysę o grubości 0,1 mm. Potrzebujemy więc minimum 4 pikseli na 0,1 mm, co daje nam wymagane przełożenie 0,025 mm/pix. Korzystając z tej informacji możemy obliczyć wymaganą ilość pikseli w obydwu osiach: 50 [mm] / 0,025 [mm/pix] = 2000 [pix] oraz 40 [mm] / 0,025 [mm/pix] = 1600. Do poprawnego znalezienia naszej rysy potrzebujemy więc kamery posiadającej min. 2000 x 1600 pikseli, czyli kamerę ok. 3.2 MPix.

W przypadku pomiarów sytuacja jest już nieco bardziej wymagająca. Zgodnie z metrologią przyrząd pomiarowy musi być 10 – krotnie bardziej dokładny niż zakładana tolerancja. W związku z tym, gdybyśmy mieli dokonać pomiaru szerokości obiektu o polu powierzchni 50 mm x 40 mm z dokładnością do +/- 0,1 mm musimy mieć kamerę 10 razy bardziej dokładną. Dokładność pomiarowa kamery wynosi +/- 1 piksel, potrzebujemy więc 10 pikseli na 0,1 mm by spełnić wspomnianą wyżej zasadę. Wymagane przełożenie wynosi w tym przypadku 0,01 mm/pix. Obliczenia wymaganej ilości pikseli w obydwu osiach prezentują się w tej sytuacji następująco: 50 [mm] / 0,01 [mm/pix] = 5000 [pix] oraz 40 [mm] / 0,01 [mm/pix] = 4000 [pix]. Do podręcznikowego wykonania naszego pomiaru potrzebujemy kamery posiadającej min. 5000 x 4000 pikseli w osiach, czyli kamerę 20 MPix.

Powyższe przykłady ilustrują oczywiście idealne scenariusze doboru, w rzeczywistości dzięki wykorzystaniu algorytmów subpikselowych oraz odpowiedniego oświetlenia jesteśmy w stanie współczynniki 4 i 10 odpowiednio zmniejszać. Niemniej jednak pamiętajmy zawsze jak kluczowe jest określenie odpowiednich tolerancji oraz rodzaju inspekcji, którego chcemy dokonać! Poprawne określenie wymagań pozwoli zaoszczędzić bardzo dużo pieniędzy na źle dobranym sprzęcie.

Dla tych, którzy chcą przećwiczyć samodzielny dobór kamery zadanie przykładowe poniżej, na wszystkich, którzy odpowiedzą poprawnie czeka długopis oraz notesVisionX.  Zachęcamy do zabawy!

Proszę o podanie wymaganej ilości pikseli w osiach x i y oraz całkowitą rozdzielczość kamery potrzebną do znalezienia otworu o średnicy 3 mm w elemencie drewnianym o wymiarach 450 mm x 100 mm.

ODPOWIEDZ

Zapraszamy za tydzień po kolejną porcję wiedzy, a poprzednie posty z cyklu znajdziecie tutaj 🙂

No Comments

Sorry, the comment form is closed at this time.

Call Now Button