انتخاب دوربین دید ماشینی مناسب

هنگام انتخاب دوربین دید ماشینی، چندین فاکتور مهم وجود دارد که باید به آنها توجه کنید. در ابتدا باید مطمئن شوید که دوربینی که انتخاب کرده اید مناسب کاربرد مورد نظر شماست. دوربینی که برای کنترل تولید مناسب است، ویژگی ها و مشخصه های دوربینی که برای هدایت ربات استفاده می شود را ندارد.
بعد اینکه باید طیف بازرسی موردنیاز خود را درنظر بگیرید: برای مثال به دید مادون قرمز نیاز دارید یا ماوراء بنفش؟
همچنین باید بین سنسورهای مختلف انتخاب کنید: CCD ، CMOS ، میکروبولومتر ، FPA و غیره.
سرانجام، باید رابط ارتباطی مناسب را از میان رابط های زیادی که وجود دارد انتخاب کنید: USB 2.0 ، USB 3.0 ، GigE ، Camera Link ، PoE و VGA.
انتخاب هریک از این ویژگی‌ها به کاربرد موردنظر و بودجه شما بستگی دارد.

نکاتی که باید هنگام انتخاب دوربین دید ماشینی به آنها توجه کرد:

• کاربرد
• طیف بازرسی
• حسگر تصویری
• رابط ارتباطی

دوربین دید ماشینی شما باید مناسب کاربرد موردنظر شما باشد. این یعنی اولویت شما باید این باشد که هدف بازرسی خود را مشخص کنید و بدانید چه نوع اشعه ای به شما این امکان را می دهد تا اطلاعاتی که می خواهید را به دست آورید. این اشعه طیف بازرسی لازم برای دید دوربین شما را مشخص خواهد کرد. برای مثال، اگر دوربین شما برای نظارت بر فرآیند استفاده می شود، طیف بازرسی وسیعی مورد نیاز خواهد بود، در حالیکه دوربین کوره به طیف محدودتری در مادون قرمز نیاز خواهد داشت.
انواع مختلف دوربین با طیف های دید مختلف وجود دارند: دوربین هایی که تنها به عناصر قابل رویت حساس هستند، مادون قرمز (دید حرارتی را ممکن می سازد)، اشعه ی ایکس (امکان دید از جسم نرم را فراهم میکند و برای کاربردهای پزشکی مناسب است)، ماوراء بنفش (در تصویربرداری پزشکی کاربرد دارد) و دوربین های چند طیفی (آنها بزرگترین گستره بازدید را دارند زیرا شامل انواع دیگر طیف ها هستند).
از آنجا که شیء یا فرایندی که باید مشاهده شود در یک محیط صنعتی قرار دارد، باید نصب دوربین (و محافظت از عناصر شکننده) در نظر گرفته شود. به این ترتیب، یک دوربین برای کوره ها در یک پوشش محافظتی قرار می گیرد که بتواند در برابر دمای بالا مقاوم باشد.

نکاتی که بسته به هدف بازرسی باید بررسی شوند:

• مناسب ترین تشعشع
• طیف بازرسی دوربین
• ادغام دوربین در محیط صنعتی
• رابط ارتباطی

چهار نوع سنسور تصویری وجود دارد: سنسورهای CCD، سنسورهای CMOS، سنسورهای میکروبولومتری و ارایه صفحه کانونی (FPA). برای پیدا کردن سنسور مناسب، باید گستره بازدیدی که نیاز دارید را مشخص کنید. برای مثال، سنسور CCD نمی تواند از تصویرساز حرارتی استفاده کند. انتخاب شما همچنین به کیفیتی که دنبالش هستید و بودجه ای که دارید بستگی خواهد داشت.

انواع حسگر تصویری:

• CCD
• CMOS
• FPA
• میکروبولومتر

سنسورهای CCD ارزان قیمت هستند. مزیت آنها این است که هم قیمت خوب و هم کیفیت خوبی دارند. با این وجود، گستره بازدید ها تنها به عناصر قابل رویت حساس است. به علاوه، یکی از معایب آنها این است که نسبت به درخشندگی حساسیت زیادی دارند و چند الکترون پارازیتی دارند که با دما افزایش می یابد. بنابراین برای اجتناب از نویز حرارتی لازم است تا سنسورهای CCD خنک شود. همچنین باید گفت که سنسورهای جدید CCD فناوری پیشرفته تری دارند که باعث می شود کیفیت بالاتری را داشته باشند و کیفت شان به سنسور CMOS نزدیک باشد.
برای مثال سنسورهای CCD به طور گسترده در اسکنرها استفاده می شوند.

مزایا:

• قیمت/کیفیت خوب

معایب :

• فقط نسبت به عناصر قابل رویت حساس است
• حساس به درخشندگی
• حساس به دما

سنسورهای CMOS گرانتر از سنسورهای CCD هستند و دارای مزایای زیادی میباشند. اول اینکه کیفیت آنها در مقایسه با سنسورهای CCD بالاتر است (با اینکه فناوری نسل جدید سنسورهای CCD باعث شده کیفت شان به سنسورهای CMOS نزدیک شود). به علاوه با نور کم تطبیق داده می شوند. بنابراین نور کم مشکلی ایجاد نخواهد کرد. همچنین سرعت بازخوانی بالاتری نسبت به اکثر سنسورهای CCD دارند و بسیار کارآمد هستند.
سنسورهای CMOS در رقابت با سنسورهای CCD هستند و برای کاربردهای مشابه (اسکنرها، آزمایشگاه ها، نظارت بر خط بسته بندی و غیره) استفاده می شوند.

مزایا:

+++ کیفیت بالاتر
+++ حساسیت مادون قرمز
+++ مقاومت در برابر درخشندگی
+++ سرعت بازخوانی
+++ انرژی کارآ

معایب : 

--- گران قیمت بودن.

سنسورهای میکروبولومتر تنها برای دوربین های حرارتی به کار می روند و عمدتا از اشعه‌ی مادون قرمز استفاده می کنند. دوربین های میکروبولومتر سبک و دارای مصرف بهینه انرژی هستند و قابلیت انتقال خروجی سریع را دارا میباشند. گران قیمت هستند. به علاوه حساسیت کمتری نسبت به سنسورهای نیازمند به دمای پایین مانند سنسورهای CCD که تعداد الکترون های پارازیت آنها با دما افزایش می یابند را دارند. این امر می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در رزولوشن شود. همچنین باید گفت که فناوری فعلی درصدد حل این مشکلات است تا سنسورهای میکروبولومتر کارآمدتر شوند.
بخاطر وزن سبک، اندازه ی کوچک و مصرف کم برق، سنسورهای میکروبولومتر می توانند بر روی کلاه ایمنی یا دستگاه های قابل حمل نصب شوند.

مزایا:

• سرعت بازخوانی بالا
• انرژی کارآ
• سبک

معایب:

• گران قیمت
• تنها نسبت به مادون قرمز حساس است
• نسبت به نویز حرارتی حساس است.

مزیت اصلی سنسورهای FPA حساسیت بسیار بالای آنها و کیفیت تصویر استثنایی آنهاست. اما وضوح و رزولوشن تصویر خیلی بالا نیست (عموماً 320x240 پیکسل است). این سنسورهای تصویری بسیار بزرگ و گران قیمت هستند و هم در دوربین های بازرسی و هم سیستم هدایت سلاح و هم در فضا و تصویربرداری پزشکی استفاده می شوند.

مزایا :

+++ حساسیت بسیار بالا
+++ کیفیت تصویر استثنایی

معایب : 

--- بسیار گران است
--- وضوح تصویر پایین
--- اندازه سنسور بزرگ

بعد از اینکه مشخص کردید به چه نوع سنسوری نیاز دارید، باید رابط ارتباطی که قرار است استفاده کنید را انتخاب نمایید. اینها رابط های ارتباطی اصلی موجود از تولیدکنندگان دوربین میباشند.

هریک مزایا و معایب خود را دارند:

- USB 2.0: این سیستم ارزان باید با یک کابل به دوربین متصل شود (می تواند تا پنج متر طول داشته باشد). با توان عملیاتی تئوری ۴۸۰ Mbps این سیستم ممکن است برای انتقال داده قابل اطمینان نباشد. در حال حاضر USB 3.0 وارد بازار شده است.

- USB 3.0: این رابط مشخصات مشابه USB 2.0 دارد اما توان عملیاتی بالاتر و انتقال قابل اطمینان تری دارد.

- CameraLink: این رابط ارتباطی توان عملیاتی بسیار بالایی (تا حدود ۶ Gbits/s) دارد و برای رزولوشن (وضوح) بالا عالی است. اما بسیار گران است. طول کابل می تواند به ده متر برسد.

- GigE (یا گیگا اترنت) این رابط ارتباطی بسیار ارزان توان عملیاتی ۱ Gbits/s دارد و اگر به کابلی با طول زیاد نیاز دارید بسیار مناسب است (می تواند به صد متر برسد).

- PoE (یا فناوری توان الکتریکی بر بستر اترنت): توان عملیاتی آن ۱ Gbits/s است و مزیت اصلی آن این است که می تواند در حین انتقال داده ها برق دوربین را تأمین کند.

- VGA (آرایه گرافیکی ویدیویی): کارت های VGA وضوح 640x480 را منتقل می کند. آنها می توانند تا ۲۵۶ رنگ را انتقال دهند. این میانجی دیگر استفاده نمیشود.

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

میانجی های ارتباطی موجود:

• USB 2& 3
• CameraLink
• GigE
• PoE
• VGA
• FireWire
• PAL/NTSC

هرچه دوربین از حساسیت بالاتری برخوردار باشد، تصاویر واضح تر خواهند بود، حتی در نور کم تصاویر واضح میباشد. بنابراین کیفیت تصویر به حساسیت دوربین و وضوح تصویر بستگی دارد. هرچه تعداد مگاپیکسل ها بیشتر باشد، دقت و وضوح تصویر بیشتر خواهد بود. اگر می خواهید جزییات دقیق تری ببینید، به شما توصیه می کنیم از دوربینی با وضوح بالای ۱ مگاپیکسل استفاده کنید. همچنین باید گفت که فرمت H.264 بسیار قدرتمند است.
همچنین توجه داشته باشید که دوربین های مگاپیکسل امروزه بسیار متداول شده اند.

دوربین های دید ماشینی می توانند برای طیف گسترده ای از کاربردها استفاده شوند. آنها می توانند برای کنترل تولید، مدیریت جریان اشیاء ، بازرسی سطح (برای این منظور دوربین باید روی میکروسکوپ سوار شود)، تولید قطعات الکترونیک یا هدایت ربات استفاده شوند. دوربین مناسبی برای هر کاربرد وجود دارد.
برای مثال، برای مدیریت جریان تولید خط بسته بندی، تنها به یک دوربین CCD نیاز دارید که کم هزینه است. در این صورت، تمرکز اصلی بر روی سرعت اسکن دوربین یعنی فریم بر ثانیه (fps) و وضوح آن (مگاپیکسل) است. توجه داشته باشید که دوربین های CCD همان کار دوربین های CMOS را می کنند ولی دوربین های CMOS گرانتر هستند.
دقت بالای دوربین های FPA باعث شده تا هم در تصویربرداری پزشکی و هم هدایت استفاده شوند.
اگر برای شناسایی و اندازه گیری جریان حرارتی به دوربین نیاز دارید، دوربین های میکروبولومتر را پیشنهاد می کنیم.

در یک دوربین، قطعات نسبت به خود سنسور تأثیر کمتری بر عملکرد دارند.
برخی دوربین ها می توانند رزولوشن تصویر خوب با حساسیت کم داشته باشند و تقریباً هیچ نویز حرارتی به دلیل حساسیت کم سنسور وجود ندارد.
دوربین های دیگر، از سوی دیگر، به حساسیت بالایی برای ایجاد تصویر قابل مشاهده در نور کم نیاز دارند، رزولوشن تصویر فوق العاده نیست ولی به دلیل حساسیت بالای سنسور، ریسک نویز حرارتی بالاست.
در آخر، اهمیت لنزهای متصل به دوربین را فراموش نکنید. کیفیت نوری آنها، حداکثر روزنه و طول کانونی ، تأثیر مستقیم بر کیفیت تصویری که روی سنسور تشکیل می شود دارند.
قیمت و عملکرد یک دوربین ارتباط مستقیم دارند.

عواملی که بر عملکرد دوربین اثر می گذارند:

• حساسیت (ISO)
• وضوح تصویر (پیکسل)
• سرعت (فریم بر ثانیه)
• نویز حرارتی (سنسور)
• میزان جاگیر بودن

دوربین هوشمند دوربینی است که می تواند تصاویر مد نظر را گرفته و آنها را تفسیر کند.
این دوربین ها چندین مزیت دارند.
اول از همه، برای پردازش و تفسیر تصویر، نیازی به دستگاه دیگر ندارد (لازم نیست به کامپیوتر وصل شوند.)
بعلاوه، بعد از تفسیر تصاویر، می توانند عملیات خودکار را کنترل کنند، و در فرآیندی که نظارت می کنند مداخله کنند.
در آخر، این دوربین ها خیلی فشرده هستند و بنابراین جای زیادی نمی گیرند. نصب آنها بر روی خط تولید آسان هستند.

مزایای دوربین هوشمند:

• مستقل (هوشمند)
• پردازش تصویر یکپارچه
• تفسیر تصویر یکپارچه
• کنترل دیجیتال عملیات خودکار
• نیاز به فضای کم
• نصب ساده

اول اینکه سنسورهای تصویری در سال های اخیر پیشرفت زیادی داشته اند. تمایل براین است که پیکسل های بیشتری برای وضوح بهتر و همچنین حساسیت بیشتری (سنسورهای تصویری با زمینه ی شفاف ) داشته باشیم. در رابطه با فناوری CCD، سنسورها درحال کارآمد تر شدن هستند و اکنون ویژگی ها و مشخصه های مشترک زیادی با سنسورهای فناوری CMOS دارند. این امر باعث شده تا وضوح تصویر بهتر شود ولی محدودیت نویز حرارتی در نورهای پایین وجود دارد.

از نظر رابط های ارتباطی، داده ها را خیلی سریع منتقل می کنند. این موضوع این امکان را می دهد تا تصاویر با وضوح بیشتر در مسافت های طولاتی بدون افت کیفیت و حین باقی ماندن در محیط صنعتی منتقل شوند. هدف در سالهای آینده این است که داده ها به صورت بی سیم یعنی با استفاده از وای فای منتقل شوند.

در نهایت، تقریباً تمام تولید کنندگان در کاتالوگ‌های خود،استفاده از دوربین‌های هوشمند را توصیه میکنند.آنها می توانند تصاویر را پردازش، آنها را تفسیر و عملیات خودکار را به طور مستقیم کنترل کنند. این کار در حال حاضر مد شده است و باعث شده تا دوربین ها هوشمندتر و اتوماتیک تر شوند.

جدیدترین ویژگی های دوربین ها

• وضوح بالا
• حساسیت بالا
• انتقال سریعتر
• هوشمندی
• اتوماتیک بودن
• کوچکتر بودن

دوربین دید ماشینی شما باید مناسب کاربرد موردنظر شما باشد. این یعنی اولویت شما باید این باشد که هدف بازرسی خود را مشخص کنید و بدانید چه نوع اشعه ای به شما این امکان را می دهد تا اطلاعاتی که می خواهید را به دست آورید. این اشعه طیف بازرسی لازم برای دید دوربین شما را مشخص خواهد کرد. برای مثال، اگر دوربین شما برای نظارت بر فرآیند استفاده می شود، طیف بازرسی وسیعی مورد نیاز خواهد بود، در حالیکه دوربین کوره به طیف محدودتری در مادون قرمز نیاز خواهد داشت.
انواع مختلف دوربین با طیف های دید مختلف وجود دارند: دوربین هایی که تنها به عناصر قابل رویت حساس هستند، مادون قرمز (دید حرارتی را ممکن می سازد)، اشعه ی ایکس (امکان دید از جسم نرم را فراهم میکند و برای کاربردهای پزشکی مناسب است)، ماوراء بنفش (در تصویربرداری پزشکی کاربرد دارد) و دوربین های چند طیفی (آنها بزرگترین گستره بازدید را دارند زیرا شامل انواع دیگر طیف ها هستند).
از آنجا که شیء یا فرایندی که باید مشاهده شود در یک محیط صنعتی قرار دارد، باید نصب دوربین (و محافظت از عناصر شکننده) در نظر گرفته شود. به این ترتیب، یک دوربین برای کوره ها در یک پوشش محافظتی قرار می گیرد که بتواند در برابر دمای بالا مقاوم باشد.

نکاتی که بسته به هدف بازرسی باید بررسی شوند:

• مناسب ترین تشعشع
• طیف بازرسی دوربین
• ادغام دوربین در محیط صنعتی
• رابط ارتباطی