Definitielijst van de meest gebruikte termen voor Machine Vision-camera's.
Deze lijst beschrijft de meest gebruikte termen in machine vision met betrekking tot machine vision-camera's.
Bandbreedte
Bandbreedte is de hoeveelheid data die gedurende een bepaalde periode tegelijkertijd over een bepaalde verbinding kan worden verzonden. Hoe hoger de bandbreedte van een verbinding, hoe meer en sneller de gegevens kunnen worden ontvangen of verzonden. Bandbreedte wordt gedefinieerd als de hoeveelheid Megabit of Megabyte die per seconde kan worden verzonden. Typische waarden voor bandbreedte zijn 40 Megabyte/seconde (USB2-verbinding), 100 Megabyte/seconde (GigE-verbinding) en 400 Megabyte/seconde (USB3-verbinding).
Bayer-patroon
Een Bayer-patroon , ook wel Bayer-filter genoemd, is een gewoon vierkant raster van kleurenfilters voor rood, groen en blauw (RGB) dat wordt gebruikt voor digitale beeldsensoren in visioncamera's en consumentencamera's. Het patroon is vernoemd naar de uitvinder Bryce E. Bayer van Eastman Kodak. Elke kleurpixel heeft een RGB-waarde, waarbij de waarden van de omliggende pixels worden gebruikt om de RGB-waarde van een enkele pixel te genereren. Het decoderen van het Bayer-patroon wordt de-Bayering genoemd
Beetje diepte
Bitdiepte is een meting die wordt gebruikt om het aantal bits aan te geven dat wordt gebruikt om de kleur-/grijswaarde van een pixel te coderen. Hoe hoger de bitdiepte , hoe meer waarden kunnen worden gecodeerd. Een monochrome afbeelding heeft in theorie slechts een bitdiepte van 1 bit nodig. Het kan echter alleen de kleur zwart en wit gebruiken, geen grijswaarden. Een normaal zwart-wit beeld gebruikt dus normaliter 8 bits en kan hierbij 256 verschillende tinten hebben. Een kleurenfoto heeft tussen de 8 en 24 bits nodig, afhankelijk van de kwaliteit van de afbeelding. Bij een hogere bitdiepte wordt de beeldinformatie vaak opgeslagen als RGB (rood, groen en blauw), omdat dan niet alle verschillende kleuren in een aparte tabel hoeven te worden opgeslagen.
Beetjes
Een pixel bevat informatie over kleur en helderheid. De hoeveelheid informatie die een pixel bevat, verschilt en wordt uitgedrukt in bits . Een pixel van 1 bit is het minimum, dat slechts twee opties heeft: aan en uit. Dit resulteert in een monochrome afbeelding. Een 8- bits pixel omvat 256 verschillende tinten, een 16- bits pixel 65.336 tinten en een 24- bits pixel 16,7 miljoen tinten.
CCD
Een ladingsgekoppeld apparaat ( CCD ) is een chip die elektromagnetische straling omzet in een elektrische puls. De chip bestaat uit rijen condensatoren die met elkaar zijn verbonden door elektronische schakelaars. Door het openen en sluiten wisselen deze schakelaars elkaar af, zodat ze ladingen van de ene naar de andere kant kunnen transporteren. De CCD- chip wordt achter de lens van een machine vision-camera geplaatst. Waarbij het binnenkomende licht wordt omgezet in een elektrisch signaal. Vervolgens wordt dit signaal door een andere chip omgezet in een digitaal signaal, dat uitsluitend uit enen en nullen bestaat. Deze gegevens kunnen door een computer worden begrepen. CCD- sensoren zijn een van de meest gebruikte sensoren in machine vision-camera's, maar onlangs zijn CCD-sensoren vervangen door CMOS-sensoren.
CMOS
Complementaire metaaloxide halfgeleider ( CMOS ) is de halfgeleidertechnologie die gebruik maakt van metaaloxide veldeffecttransistors met zowel een n- als p-geleiding. Door deze complementaire manier van schakelen worden circuits óf met de positieve óf de negatieve voedingsspanning verbonden, terwijl de tegengestelde transistor geen spanning geleidt, waardoor de schakelaar nauwelijks stroom verbruikt als er niet wordt geschakeld. Vanwege het lage stroomverbruik wordt CMOS -technologie vaak gebruikt voor beeldsensoren. Op dit gebied is het de grootste concurrent van CCD. Veel van de handelingen die achteraf nodig zijn voor CCD, kunnen met CMOS -chips op de chip zelf worden uitgevoerd, zoals versterking, ruisonderdrukking en interpolatie. Een CCD krijgt aan het uiteinde van een hele rij pixels een lading die vervolgens wordt omgezet in spanning, bij CMOS gebeurt dit met iedere pixel afzonderlijk. De nieuwste generatie machine vision-camera's hebben alleen CMOS-sensoren en geen CCD-sensoren meer.
Dynamisch bereik
Het dynamisch bereik is de verhouding tussen het helderste licht en het zwakste licht dat door een camera kan worden waargenomen. De waarde wordt gemeten in dB. Hoe hoger de waarde in dB, hoe groter het verschil tussen het helderste licht en het zwakste licht kan zijn. Het dynamisch bereik is belangrijk wanneer u een beeld wilt vastleggen van een object met een groot contrast. Je wilt dat zowel de donkere als de heldere partijen goed worden vastgelegd.
Vulfactor
De vulfactor van een beeldsensor is de verhouding van het lichtgevoelige gebied vanaf een pixel tot het totale gebied. Voor pixels zonder microlenzen is de vulfactor de verhouding tussen het fotodiodeoppervlak en het totale pixeloppervlak. Het gebruik van microlenzen verhoogt echter de effectieve vulfactor , vaak tot 100%, door het licht van het totale pixeloppervlak naar de fotodiode te convergeren. In een andere gelegenheid kan de vulfactorvan een afbeelding worden verminderd.
Framegrabber
Een framegrabber wordt aangesloten op de PCI-bus van een computer en zorgt voor de verbinding tussen de machine vision-camera en de computer. De framegrabber brengt de gegevens van de machine vision-camera over naar de CPU van de computer. Nieuwere interfaces zoals GigE, USB2 en USB3 kunnen zonder framegrabber worden gebruikt. Deze interfaces kunnen de standaard netwerk- of USB-poorten van de computer gebruiken, terwijl een interface als Camera Link en Coaxpress nog steeds een framegrabber vereist, waardoor het veel duurder wordt.
Frame rate
Het aantal frames per seconde is een maatstaf die aangeeft hoe snel een apparaat frames vastlegt of hoe snel het deze frames verwerkt. De term wordt vaak gebruikt in films, computergraphics, camera's en beeldschermen. Het aantal frames per seconde kan worden uitgedrukt in frames per seconde of in hertz (Hz).
LUT, Gammacorrectie
Gammacorrectie is een niet-lineaire bewerking om de lichtintensiteit, verlichting of helderheid van een bewegend beeld te corrigeren. De hoeveelheid gammacorrectie verandert niet alleen de helderheid, maar ook de RGB-verhouding. Gamma is het evenredigheidscontrast tussen de helderheid van het beeldscherm en het videosignaal
Globale sluiter
Als de beeldsensor een globale sluiter is, zal elke pixel zijn belichting starten en tegelijkertijd beëindigen. Dit vereist grote hoeveelheden geheugen. Omdat het volledige beeld na afloop van de belichtingstijd in het geheugen kan worden opgeslagen, kunnen de gegevens geleidelijk worden gelezen. Het vervaardigen van global shutter- sensoren is een complex proces en duurder dan het maken van rolluiksensoren. Het belangrijkste voordeel van Global Shutter -sensoren is dat ze bewegende objecten/producten met hoge snelheid kunnen vastleggen zonder vervorming. Global Shutter -sensoren kunnen ook in een breder scala aan toepassingen worden gebruikt.
Beeldsensor
Een beeldsensor is de algemene term voor een elektronische component die meerdere lichtgevoelige componenten bevat en beelden elektronisch kan vastleggen. Het zet een optisch beeld om in een elektronisch signaal. De meest gebruikte beeldsensoren zijn de CCD-chip en CMOS-chip. Beeldsensoren worden toegepast in diverse camera's, zowel voor video als digitale fotografie. De sensor zet binnenkomend licht om in een digitaal beeld.
Beeldsensorformaat
Voordat u een vision camera aanschaft, is het van belang om te weten welke maten beeldsensoren er verkrijgbaar zijn. De beeldsensor van een camera heeft grote invloed op de kwaliteit van je beelden. Het beeldsensorformaat wordt aangegeven in inches. Opgemerkt moet worden dat inches niet kunnen worden geconverteerd naar echte beeldsensorformaten . Dit stamt af van het formaat van oude televisiebuizen. Het beeldsensorformaat is nodig om de lens te berekenen. De meest gebruikte sensorformaten in machine vision zijn: 1/4 inch, 1/3, 1/2 inch, 2/3 inch en 1 inch. Voor C-mount camera's varieert het sensorformaat van 1/4 inch tot 1,1 inch.
Gevoeligheid van de beeldsensor
De hoeveelheid belicht licht die een camera kan omzetten in elektronen bepaalt de gevoeligheid van de beeldsensor . Dit is afhankelijk van de pixelgrootte en de techniek waarmee de beeldsensor is gemaakt. Traditioneel waren CCD-sensoren gevoeliger voor licht dan CMOS-sensoren. De laatste jaren is dit echter omgedraaid. De Sony IMX sensoren zijn zeer lichtgevoelig en hierbij kunnen wij de Sony Pregius beeldsensoren van harte aanbevelen. Zoals de IMX 265.
Koppel
Een interface is een methode waarbij twee systemen met elkaar kunnen communiceren. Een interface zet informatie uit het ene systeem om in begrijpelijke en herkenbare informatie voor een ander systeem. Het display is een vorm van interface tussen gebruiker en computer. Het zet digitale informatie van de computer om in tekstuele of grafische vorm. Voor machine vision-camera's is de interface het type verbinding tussen de camera en de pc. Dit kan GigaBit Ethernet, USB2 of USB3 zijn.
Interlacing
Interlacing of geïnterlinieerd scannen is de techniek waarbij bewegende beelden op een beeldscherm worden vastgelegd. Met een camera, waarbij de kwaliteit van het beeld wordt verbeterd zonder dat er meer bandbreedte wordt gebruikt. Bij interlaced scannen wordt een beeld in twee velden verdeeld. Het ene veld bestaat uit alle even lijnen (scanlijnen), en het andere uit alle oneven lijnen. Afwisselend worden beide velden vernieuwd. Door Interlacing wordt de hoeveelheid beeldinformatie gehalveerd. Dus als de hele afbeelding in één keer wordt getekend, wordt dit progressief scannen genoemd. Wanneer een afbeelding in twee afzonderlijke tijden wordt samengesteld, wordt dit interlacing genoemd. Het samenvoegen van twee geïnterlinieerde frames kan resulteren in een “cam-effect”. Dit komt doordat er bij gebruik van een bewegend beeld verschil bestaat tussen de twee frames. Vervolgens worden twee frames samengesteld die 1/50ste van een seconde verschillen. Dit resulteert in twee verschillende momentopnamen van hetzelfde beeld. Een beeldscherm moet dit compenseren, dit heet deinterlacing.
IO
I/o staat voor invoer/uitvoer. Ontvangen signalen worden beschouwd als invoer, verzonden signalen worden uitgevoerd. Een visioncamera heeft meerdere I/O-poorten voor communicatie. Het signaal is hoog of laag. Het uitgangssignaal van de visioncamera kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een lichtbron te triggeren, een triggersignaal naar een andere visioncamera te sturen om beide camera's te synchroniseren of een signaal naar een PLC te sturen. De ingangspoorten worden bijvoorbeeld gebruikt om de camera te triggeren om een beeld vast te leggen, of om de status uit te lezen van een knop die op de ingangspoort is aangesloten.
Machinevisie
Machine vision is het vermogen van een computer om te zien en visie te hebben. Machine vision is vergelijkbaar met computer vision, maar dan in een industriële of praktische toepassing. Een computer heeft een machine vision- camera nodig om te kunnen zien. Deze camera verzamelt vervolgens gegevens door beelden vast te leggen van een bepaald product, proces enz. De gegevens die moeten worden verzameld, worden vooraf gespecificeerd door de software die op het vision-systeem wordt gebruikt. Na de dataverzamelingsfase worden gegevens naar een robotcontroller of computer gestuurd, die vervolgens een bepaalde functie zal uitvoeren.
Bewegingsonscherpte
Bewegingsonscherpte is het fenomeen dat objecten op een foto- of videobeeld wazig lijken, als gevolg van de beweging van een object en/of de camera. Bewegingsonscherpte treedt vaak op wanneer een te lange sluitertijd wordt gebruikt. Het geprojecteerde beeld van het object op de beeldsensor mag tijdens de belichtingstijd niet meer dan een halve pixel bewegen. Om de maximale belichtingstijd te berekenen hebben we het volgende voorbeeld. Het gezichtsveld is 1000x600 mm en de Machine Vision Camera heeft een resolutie van 1000x600 pixels. Dit betekent 1pixel/1mm. Als een object met 1 m/seconde beweegt, is dit 1000 mm/seconde. Bewegingsonscherpte wordt opgemerkt als het object met meer dan een halve pixel beweegt, dat wil zeggen 0,5 * 1pixel/1mm= 0,5 mm. De maximale belichtingstijd is (max objectbeweging = 0,5 mm) / (objectsnelheid = 1000 mm) = 0,0005 seconden = 0,5 ms. In dit geval is de maximale belichtingstijd om bewegingsonscherpte te elimineren 0,5x1000=500us
Pixelbinning
Bij beeldsensoren verwijst het proces van pixelbinning naar aangrenzende pixels die hun elektrische lading combineren, om te veranderen in één superpixel, en daarbij het aantal pixels te verminderen. Dit verhoogt de signaal-ruisverhouding (SNR). Er zijn drie soorten pixelbinning : horizontaal, verticaal en volledig binning. Pixelbinning gebeurt vaak met 4 pixels (2x2) tegelijk. Sommige beeldsensoren kunnen echter ook maximaal 16 (4x4) pixels tegelijk combineren. Hierbij verhoogt de sensor de signaal-ruisverhouding met 4, waardoor de monsterdichtheid (dus resolutie) met 4 wordt verminderd.
Pixels
Pixels zijn beeldpunten waaruit een beeld is opgebouwd. De pixel is het kleinst mogelijke element van een afbeelding. Iedere pixel kan een willekeurige grijs/kleurwaarde hebben. Gezamenlijk vormen de pixels het gewenste beeld. De term pixels is afgeleid van de woorden afbeelding en element en wordt vaak afgekort als 'px'. Het aantal pixels van een afbeelding wordt resolutie genoemd. Hoe hoger de resolutie, hoe meer pixels per millimeter, waardoor je beeld scherper wordt. Resolutie wordt vaak uitgedrukt in pixels per inch (ppi). De beeldsensor van een machine visionc camera bestaat ook uit pixels. Het aantal pixels is afhankelijk van de beeldsensor. Een sensor met een beeld van 6000x4000 pixels bevat 24 miljoen pixels . Uitgedrukt als 24 MP of 24 Mpx (megapixels). De resolutie van onze camera's staat altijd vermeld in de productomschrijving.
Progressief scannen
Progressive scanning is de techniek om bewegende beelden weer te geven, op te slaan of door te geven, waarbij een frame niet uit meerdere velden bestaat, maar alle rijen op volgorde worden ververst. Dit is het tegenovergestelde van de geïnterlinieerde scanmethode die wordt gebruikt bij oudere CCD-sensoren. Progressief scannen wordt gebruikt op alle CCD-sensoren die worden gebruikt in onze machine vision-camera's.
Kwantumefficiëntie
Kwantumefficiëntie verwijst naar de verhouding tussen invallend foton en geconverteerd elektron (IPCE) van een lichtgevoelig apparaat zoals de beeldsensor van een machine vision-camera.
Interessant gebied
Region of Interest (ROI) van een machine vision camera is het gebied/deel van de beeldsensor dat wordt uitgelezen. Een visioncamera heeft bijvoorbeeld een beeldsensor met een resolutie van 1280x1024pixels. Je bent alleen geïnteresseerd in het middengedeelte van de afbeelding. U kunt een ROI van 640 x 480 pixels in de camera instellen. Dan zal alleen dat deel van de beeldsensor licht opvangen en de gegevens verzenden. Het instellen van een ROI in de visioncamera zal het aantal frames per seconde verhogen omdat slechts een deel van de beeldsensor wordt uitgelezen, waardoor de hoeveelheid gegevens die per vastgelegd beeld moet worden verzonden, wordt verminderd en de camera meer beelden per seconde kan maken.
Oplossing
Resolutie op het gebied van digitale beeldverwerking is een term die wordt gebruikt om het aantal pixels van een afbeelding te beschrijven. Hoe hoger het aantal pixels, hoe hoger de resolutie . Resolutie wordt uitgedrukt in het aantal pixels horizontaal en verticaal of het totaal aantal pixels van een sensor, uitgedrukt in Megapixels. Een afbeelding kan een resolutie hebben van 1280x1024pixels en dit wordt ook wel uitgedrukt als een resolutie van 1,3 Megapixel.
Rolluik
Een rolluiksensor heeft een andere manier van beeldopname dan de global shutter. Het toont namelijk verschillende regels op verschillende tijdstippen terwijl ze worden voorgelezen. Elke regel wordt op een rij weergegeven, elke regel wordt volledig uitgelezen voordat de volgende regel verschijnt. Bij een rolling shutter- sensor heeft de pixeleenheid slechts twee transistors nodig om een elektron te transporteren, waardoor de hoeveelheid warmte en ruis wordt verminderd. Ten opzichte van de global shutter sensor is de opbouw van rolluiken vereenvoudigd en daardoor goedkoper. Het nadeel van het rolluik is echter dat niet elke lijn tegelijkertijd wordt belicht, wat vervorming veroorzaakt bij het vastleggen van bewegende objecten.
Schaduwcorrectie
Schaduwcorrectie of flatfield-correctie wordt gebruikt om lichtafval van de lens of stofdeeltjes op de beeldsensor te corrigeren. Vignettering is het donkerder worden van de beeldhoeken in vergelijking met het midden van het beeld. Het gebruik van schaduwcorrectie/vlakveldcorrectie vereist dezelfde optische opstelling waarmee de originele beelden zijn vastgelegd tijdens de kalibratie van de schaduwcorrectie. Dus met dezelfde lens, diafragma, filter en dezelfde positionering. Ook moet de focus die gebruikt is bij het maken van het kalibratiebeeld hetzelfde zijn.
Sluitertijd
Blootstellingstijd
De sluitertijd of belichtingstijd is de hoeveelheid tijd dat er licht op de sensor van de camera valt. Verlichting en verlichting zijn zeer belangrijke elementen bij beeldvorming. Je belichtingstijd bepaalt hoeveel licht er op je sensor valt en daarmee het aantal details dat zichtbaar is op dat beeld. Je afbeelding kan bij te veel of te weinig licht veel details verliezen, omdat deze details wegvallen in te donkere of te lichte delen van de afbeelding. Belichtingstijd is daarom een belangrijk element bij de belichting van uw beelden en is hierbij één van de drie belangrijkste elementen van de belichtingsdriehoek. De belichtingstijd regelt niet alleen de belichting van uw afbeelding, maar ook hoe gefocuste of onscherpe bewegingen in uw afbeelding eruit zien. Met een korte belichtingstijd kun je snelle bewegingen vastleggen en bevriezen. Met een lange belichtingstijd kun je bewegingen vloeiend laten lijken. De belichtingstijd kan handmatig worden aangepast op uw machine vision-camera. belichtingstijden kunnen variëren van 5us tot een seconde. Afhankelijk van het type toepassing heeft u een lange of korte inwerktijd nodig.
Signaal - ruis verhouding
De signaal-ruisverhouding ( SNR ) is een meting die wordt gebruikt om de kwaliteit te meten van een signaal waarin een storende ruis aanwezig is. De signaal-ruisverhouding meet het vermogen van het gewenste signaal ten opzichte van het vermogen van de aanwezige ruis. Hoe hoger deze waarde, hoe groter het verschil tussen het signaal en de ruis, waardoor zwakke signalen beter kunnen worden opgevangen. Hierdoor is een sensor met een hoge SNR-waarde beter in staat om beelden vast te leggen in situaties met weinig licht.