Het definiëren van industriële cameraparameters voor toepassingen met bewegende objecten

Toepassingen met snel bewegende objecten of items hebben vaak een hogere framerate en kortere belichtingstijd nodig voor de industriële camera. Kortere belichtingstijden vangen minder licht op, wat betekent dat deze toepassingen een lichtgevoelige lens en camerabeeldsensor vereisen. In dit overzicht vindt u de optimale instellingen die u nodig heeft om u te helpen bij uw machine vision-toepassing van snelle objecten/items. Gebruik dit artikel als leidraad.

Stel de optimale belichtingstijd van uw industriële camera in

De belichtingstijd is de eerste instelling die moet worden geoptimaliseerd. De maximale belichtingstijd is 1/framerate. Als u 200 fps wilt bereiken, is de maximale belichtingstijd 1/200 = 5 ms.

Hoe minder belichtingstijd er is, hoe donkerder het beeld zal zijn. Daarom wilt u dat uw belichtingstijd zo lang mogelijk is om de helderheid te verhogen. Deze wordt echter beperkt door de maximale blootstelling te berekenen, zoals weergegeven in de bovenstaande vergelijking. Een andere belangrijke beperking waar je rekening mee moet houden is de maximale belichtingstijd om bewegingsonscherpte te voorkomen (wordt later in dit artikel uitgelegd). In sommige toepassingen is bewegingsonscherpte acceptabel. Deze gevallen hebben een langere blootstellingstijd dan de berekende waarde.

Een helderder beeld door gebruik te maken van versterking

Als u de analoge versterkingsinstelling verhoogt, zal dit een toename van de helderheid van het beeld veroorzaken. Wanneer de amplitude van het sensoruitgangssignaal hetzelfde blijft, maakt het vergroten van de versterking de responscurve steiler. Dit resulteert in een helderder beeld. Voor elke toename van de versterkingsinstelling met 6 dB zal de grijswaarde van het beeld verdubbelen. Wanneer de camera bijvoorbeeld een versterking van 0 dB heeft, is de grijswaarde van het beeld 126, en wanneer de versterking wordt verhoogd naar 6 dB, verdubbelt de grijswaarde van het beeld naar 252.

Het verhogen van de versterking kan worden gebruikt om de helderheid van het beeld te vergroten.

Merk op dat het verhogen van de analoge versterking de beeldruis zal versterken.

Een helderder beeld door gebruik te maken van digitale verschuiving

De meeste van onze camera's ondersteunen de Digital Shift-functie om de helderheid van de beelden te verbeteren. De verbetering treedt op als gevolg van het afzonderlijk verhogen van de helderheid van elke pixel door de binaire waarden naar links te 'verschuiven'. Het instellen van de digitale verschuivingswaarde op n resulteert in een logische verschuiving naar links met n op alle pixelwaarden.

Deze procedure vermenigvuldigt elke pixelwaarde met 2n, wat resulteert in een helderder beeld, maar ook meer ruis. Als de resulterende pixelwaarde groter is dan de maximaal mogelijke waarde voor het huidige pixelformaat, wordt deze ingesteld op de maximale waarde.

Wijzig de waarde van de parameter "DigitalShift" om de digitale verschuivingsfactor te configureren.
Houd er rekening mee dat deze functie niet door elk machine vision-cameramodel wordt ondersteund. Niet elk model ondersteunt deze functie. Als uw camera deze functie niet ondersteunt, kunt u een soortgelijk resultaat bereiken door de versterkingswaarde te wijzigen. Houd er rekening mee dat de digitale verschuiving het ruisniveau verhoogt.

Lichtgevoeligheid verhogen door gebruik te maken van Binning

Een groot aantal van onze machine vision-camera's heeft de mogelijkheid om de binning-functie te gebruiken. Door gebruik te maken van binning wordt de waarde van 4 pixels gecombineerd. Dit resulteert in 4 keer meer lichtgevoelige beelden. Houd er rekening mee dat de cameraresolutie ook door 4 wordt gedeeld.
In dit artikel kun je meer lezen over camerabinning.

Hoge lichtgevoeligheid met een grotere pixelgrootte

De pixelgrootte van de camera heeft een grote invloed op de lichtgevoeligheid. Grotere pixelgroottes vangen meer licht op dan kleinere. Het gebruik van een beeldsensor met een pixelgrootte van 6,9 µm in plaats van een pixelgrootte van 3,45 µm resulteert in 4x meer licht (3,45*3,45=11,90 µm², 6,9*6,9=47,61 µm²). Bij het vergelijken van sensoren van verschillende fabrikanten of zelfs van dezelfde fabrikant geldt: hoe nieuwer de beeldsensor, hoe lichtgevoeliger de pixel is voor dezelfde pixelgrootte.

Hoge lichtgevoeligheid met een monochrome camera

Monochrome camera's zijn tot 3x lichtgevoeliger dan gekleurde camera's. Dit komt doordat er gebruik wordt gemaakt van een Bayer-filter waardoor het gekleurde beeld ontstaat. Dit Bayer-filter blokkeert het grootste deel van het licht om de pixels van de sensor te bereiken. Hierdoor zal alleen het licht van de specifieke filterkleur de sensorpixel bereiken.
Monochrome camera's genereren ook scherpere beelden, omdat er geen beeldverwerking plaatsvindt zoals bij kleurencamera's.

Bron: Bayer-patroon op sensorprofiel - Bayer-filter - Wikipedia

Hoge lichtgevoeligheid met een laag F-getal

Het F-getal van een lens bepaalt de hoeveelheid licht die wordt doorgelaten. De meeste lenzen hebben een handmatige iris waarin je het F-nummer van de lens kunt wijzigen. Voor de maximale hoeveelheid licht die doorlaat, biedt een lens met een laag F-getal een goede oplossing, zoals F1.4. Een F1.4 lens, zoals onze 25MM - F1.4 C-mount lens, vangt 2x zoveel licht op als F2.0, maar vermindert ook de scherptediepte in je beeld.

Machine vision-verlichting

Als uw machine vision camera-opstelling nog steeds niet lichtgevoelig genoeg is, kan het toevoegen van extra verlichting de oplossing zijn. Als GeT Cameras hebben we een groot productportfolio van verschillende machine vision-lampen. Heeft u vragen over verlichting of heeft u hulp nodig bij het kiezen van de juiste lamp voor uw toepassing, neem dan hieronder contact met ons op. Wij helpen u graag bij het selecteren van de juiste opstelling.