Alors que diverses industries commencent à avoir des demandes généralisées d'automatisation et d'intelligence industrielles utilisant la technologie de l'image et de la vision industrielle, la vision industrielle a progressivement commencé à être appliquée dans les sites industriels.
Poussée par le soutien favorable du gouvernement, l'industrie nationale de la vision industrielle se développe rapidement et la Chine est en train de devenir l'une des régions les plus actives dans le développement de la vision industrielle au monde. On s'attend à ce que la taille du marché chinois de la vision industrielle atteigne 24,6 milliards de yuans d'ici 2025. Examinons de plus près la vision industrielle.
La vision industrielle est une technologie complète, comprenant le traitement de l'image, la technologie du génie mécanique, le contrôle, l'éclairage de la source de lumière électrique, l'imagerie optique, les capteurs, la technologie vidéo analogique et numérique, les logiciels informatiques et la technologie matérielle (algorithmes d'amélioration et d'analyse d'image, cartes d'image, carte E/S, etc.).
Un système d'application de vision industrielle typique comprend la capture d'images, un système de source de lumière, un module de numérisation d'images, un module de traitement d'images numériques, un module de jugement et de prise de décision intelligents et un module d'exécution de contrôle mécanique.
En général, la vision industrielle est une technologie complète qui combine logiciel et matériel. Elle nécessite un logiciel pour traiter les images et du matériel pour fournir des images stables et de haute qualité. En tant que développeur, je suis relativement familier avec les modules logiciels et j'ai une base de connaissances plus faible sur les systèmes matériels. Cet article fournit un résumé simple des ressources liées au matériel en vision industrielle. Les amis intéressés voudront peut-être s'y référer.
Résumé du contenu :
L'ordinateur industriel peut être compris comme un hôte PC, mais cet hôte est plus puissant en matière d'acquisition et de traitement d'images ainsi que de contrôle et d'interfaces associés. Dans le système de vision industrielle, les performances de l'ordinateur industriel affectent directement la vitesse de traitement et la durée d'exécution de l'ensemble du système de vision et constituent la clé de l'ensemble du système de vision. Le choix de l'ordinateur industriel doit être considéré sous les 4 aspects suivants :
1) Taille
2) Méthode d'installation
3) Configuration
------Choisissez simplement la configuration appropriée en fonction de votre application.
4) Interface
-------Il est très important de déterminer le nombre de caméras, de contrôleurs de sources lumineuses et les méthodes de connexion dans le système de vision. Par exemple, le système dispose de 8 caméras et 4 sources lumineuses doivent être contrôlées. Les caméras sont connectées via des câbles réseau et le contrôleur de source lumineuse est une interface 232. De cette façon, le nombre d'interfaces réseau et de ports série de l'ordinateur industriel peut être modifié. déterminé.
2.1 Type de caméra
Caméra matricielle/caméra matricielle
Caméra matricielle : elle met en œuvre la prise de vue matricielle de pixels. Dans les images capturées par une caméra, les détails de l'image ne sont pas déterminés par le nombre de pixels, mais par la résolution. La résolution est déterminée par la distance focale de l'objectif sélectionné. Pour le même appareil photo, la résolution sera différente si des objectifs avec des distances focales différentes sont utilisés. Le nombre de pixels ne détermine pas la résolution (netteté) de l'image, alors quels sont les avantages d'un appareil photo avec de grands pixels ? Il n’y a qu’une seule réponse : réduire le nombre de tirs et augmenter la vitesse du test.
Caméra à balayage linéaire : Comme son nom l'indique, elle a la forme d'une « ligne ». Bien qu’il s’agisse également d’une image bidimensionnelle, elle est extrêmement longue. La longueur est de plusieurs K, mais la largeur n'est que de quelques pixels. Généralement, ce type de caméra n'est utilisé que dans deux situations : 1. Le champ de vision à mesurer est une bande allongée, qui est principalement utilisée pour les problèmes d'inspection sur rouleaux.
2. Nécessite un champ de vision immense ou une précision extrêmement élevée. Dans le deuxième cas (nécessitant un champ de vision immense ou une précision extrêmement élevée), il est nécessaire d'utiliser un dispositif d'excitation pour exciter l'appareil photo plusieurs fois, prendre plusieurs photos, puis fusionner les multiples images en forme de « barre » capturées. une image immense.
Par conséquent, lorsque vous utilisez une caméra line array, vous devez utiliser une carte de capture pouvant prendre en charge la caméra line array. Les caméras line array sont coûteuses, et dans le cas d'un grand champ de vision ou d'une détection de haute précision, leur vitesse de détection est également lente - l'image d'une caméra générale est de 400K ~ 1M, et l'image combinée est de plusieurs M plus grande, et la vitesse Naturellement, elle est plus lente. Un travail lent mène à un travail soigné. Pour ces deux raisons, les caméras à balayage linéaire ne sont utilisées que dans des circonstances très particulières.
Caméra CCD/caméra CMOS
La caméra CCD peut fournir une bonne qualité d'image et une capacité anti-bruit. Bien que la taille du système devienne plus grande en raison de l'ajout de circuits externes, le processus de copie est amélioré, mais le concepteur du circuit. peut être plus flexible, pour mieux améliorer les performances de certaines préoccupations particulières des caméras CCD. Le CCD est plus adapté aux applications qui nécessitent des performances de caméra très élevées mais un contrôle des coûts moins strict, telles que l'astronomie, les images radiologiques médicales haute définition et d'autres applications qui nécessitent une exposition à long terme et ont des exigences strictes en matière de bruit d'image.
Les caméras CMOS présentent les avantages d'un rendement élevé, d'une intégration élevée, d'une faible consommation d'énergie et d'un prix bas. Mais l’image elle-même comporte beaucoup de bruit. La technologie CMOS actuelle continue de se développer, a surmonté bon nombre de ses premières lacunes et a atteint un niveau qui peut rivaliser avec la technologie CCD en termes de qualité d'image.
CMOS convient aux occasions qui nécessitent un petit espace, une petite taille, une faible consommation d'énergie et n'ont pas d'exigences particulièrement élevées en matière de bruit et de qualité d'image. Tels que la plupart des applications d'inspection industrielle d'éclairage auxiliaire, les applications de sécurité et la plupart des appareils photo numériques commerciaux grand public. À l'heure actuelle, les caméras industrielles CCD occupent toujours une position dominante dans les solutions d'inspection visuelle.
Résolution 2.2
Le nombre de pixels à chaque fois que la caméra collecte une image correspond généralement au nombre de pixels disposés sur la surface cible du capteur photoélectrique. Le choix de la résolution doit également être déterminé en fonction du scénario d'utilisation et des exigences de précision.
2,3 pixels de profondeur
Le nombre de bits par pixel de données, les plus courants sont 8 bits, 10 bits et 12 bits. La résolution et la profondeur des pixels déterminent ensemble la taille de l’image. Par exemple, pour 5 millions de pixels avec une profondeur de pixels de 8 bits, l'image entière devrait faire 5 millions*8/1024/1024=37M (1024Byte=1KB, 1024KB=1M). L'augmentation de la profondeur des pixels peut améliorer la précision des mesures, mais elle ralentit également le système et rend l'intégration du système plus difficile (câbles plus nombreux, plus grande taille, etc.).
2.4 frame rate
La vitesse à laquelle la caméra collecte et transmet les images pour les caméras matricielles, il s'agit généralement du nombre d'images collectées par seconde (images/sec). de lignes collectées par seconde (HZ). Le choix de la fréquence d'images doit prendre en compte la prise de vue de scènes dynamiques.
Exposition 2,5
Les caméras industrielles à balayage linéaire sont toutes des méthodes d'exposition ligne par ligne. Vous pouvez choisir une fréquence de ligne fixe et une synchronisation de déclenchement externe. Le temps d'exposition peut être cohérent avec le cycle de ligne, ou vous pouvez définir une fréquence fixe. Les caméras matricielles ont plusieurs méthodes courantes : l'exposition par image, l'exposition sur le terrain et l'exposition par roulement. Les appareils photo numériques industriels fournissent généralement des fonctions d'acquisition de déclenchement externe. La vitesse d'obturation peut généralement atteindre 10 ms, et les caméras à grande vitesse sont encore plus rapides.
2.6 Bruit
Le bruit fait référence aux signaux extérieurs à la cible d'imagerie réelle qui ne devraient pas être collectés pendant le processus d'imagerie. De manière générale, il est divisé en deux catégories. L'une est le bruit de prise de vue provoqué par le signal effectif, qui existe pour toute caméra ; l'autre est le bruit inhérent à la caméra elle-même qui n'a rien à voir avec le signal. Cela est dû au bruit inhérent causé par le circuit de lecture du capteur d'image, le traitement du signal de la caméra et le circuit d'amplification. Le bruit inhérent à chaque caméra est différent.
2.7 Interface de développement
Pour le développement de projets visuels utilisant des caméras, le contrôle de la caméra (photographie, enregistrement vidéo, sauvegarde, réglage des paramètres, etc.) est essentiel. Généralement, les fabricants fourniront des démos de contrôle, qui doivent être utilisées. pendant le développement. Des fonctions de contrôle sont appliquées à notre projet.
Les appareils photo et les objectifs sont généralement adaptés. La sélection de l'objectif prend principalement en compte la distance de visualisation de l'image :
1) Calculez le nombre de pixels correspondant au côté court E=B/C, appareil photo. Le nombre de pixels sur le côté long et le côté court doit être supérieur à E ;
2) Taille des pixels = taille du côté court du produit B/nombre de pixels sur le côté court de la caméra sélectionnée
3) Grossissement = caméra sélectionnée taille vidéo de la puce/caméra Champ de vision latéral court
4) Précision du produit résoluble = taille des pixels/grossissement (déterminer s'il est inférieur à C)
5) Distance focale de l'objectif = distance de travail/(1+1/ grossissement) Unité : mm
6) La résolution du plan d'image doit être supérieure à 1/(2×0,1×grossissement) unité : lp/mm
L'objectif sélectionné doit prendre en charge une taille CCD supérieure ou égale à la taille de la puce du capteur CCD de la caméra. De plus, la base de montage est C, l'interface de type CS ou F doit également correspondre, et la distance de travail de l'objectif et s'il y a suffisamment d'espace doivent être pris en compte. Si vous n'êtes toujours pas sûr du choix de l'objectif, vous pouvez consulter le support technique du fabricant et laisser le fabricant vous recommander un objectif approprié en fonction de votre scénario d'application.
Le remplissage de lumière est une opération nécessaire en vision industrielle. Si vous augmentez simplement le temps d'exposition de la caméra, cela augmentera le bruit de l'image et réduira la qualité de l'image. source de lumière. La sélection de la source lumineuse est divisée en deux parties : la lampe source lumineuse et le contrôleur de source lumineuse.
4.1 Lampe à source lumineuse
La vision industrielle fournit également une large gamme de sources lumineuses, car l'industrie de la vision est largement utilisée et il est nécessaire de choisir la source lumineuse appropriée en fonction du projet spécifique pour obtenir l'effet idéal. .
Les types courants de lampes à source lumineuse sont les suivants, qui peuvent être sélectionnés en fonction de projets spécifiques.
4.2 Contrôleur de source lumineuse
Le contrôleur de source lumineuse fournit un éclairage pour l'environnement de test et fournit généralement une interface de développement pour contrôler le. point de port de sortie désigné Allumé et éteint, il coopère principalement avec la caméra pour fournir au logiciel des images qui répondent aux exigences.
Le système de vision industrielle a des exigences relativement élevées pour l'environnement de test, impliquant des problèmes tels que les caméras, les sources de lumière et le placement de la cible à tester. Le principe est de fournir un ensemble d'éléments stables et élevés. -images de qualité. L'environnement de test devra peut-être également être conçu par une organisation professionnelle. S'il s'agit d'un environnement simple pour des expériences, vous pouvez acheter des supports expérimentaux en ligne.
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