Trong hệ thống thị giác máy, camera công nghiệp được gọi là “con mắt của máy”. Chúng không chỉ là thành phần cốt lõi để thu nhận hình ảnh mà còn trực tiếp xác định độ chính xác của việc kiểm tra và độ ổn định của hệ thống. Với sự phát triển nhanh chóng của sản xuất thông minh và kiểm tra tự động, các công ty ngày càng đòi hỏi hiệu suất cao hơn từ camera công nghiệp. Việc tối ưu hóa mọi thông số, từ độ phân giải và tốc độ khung hình đến dải động cũng như tỷ lệ tín hiệu-trên-nhiễu là rất quan trọng để cải thiện chất lượng kiểm tra.
Đồng thời,Công nghệ thị giác 3Dđang có sự phát triển nhanh chóng trong các lĩnh vực như sản xuất thông minh, thị giác robot và thiết bị thông minh. Tận dụng khả năng học sâu, phản ứng tổng hợp cảm biến và sức mạnh tính toán tăng lên, tầm nhìn 3D đang vượt qua những hạn chế của hình ảnh 2D truyền thống, mang lại những cải tiến mang tính cách mạng cho các ứng dụng như kiểm tra độ chính xác, đo kích thước và nhận dạng cử chỉ. Cho dù đó là phép đo-có độ chính xác cao và phát hiện khuyết tật của các bộ phận công nghiệp hay xác minh thử nghiệm thuật toán thị giác 3D trong nghiên cứu và trường đại học, nền tảng thị giác hiệu quả và linh hoạt đang trở thành một hỗ trợ quan trọng cho việc triển khai công nghệ và nâng cấp công nghiệp.
Độ phân giải camera cao hơn có nghĩa là hình ảnh tốt hơn?
Độ phân giải là thước đo hiệu suất cốt lõi của máy ảnh công nghiệp. Máy ảnh có độ phân giải-cao có thể hiển thị nhiều chi tiết hơn và phát hiện tốt hơn các khiếm khuyết nhỏ, văn bản hoặc các đặc điểm cạnh. Ví dụ: trong các ứng dụng-có độ chính xác cao như kiểm tra tấm bán dẫn và kiểm tra linh kiện điện tử có độ chính xác cao, camera quét vùng pixel-cao có thể cải thiện đáng kể độ chính xác của việc kiểm tra cũng như giảm kết quả dương tính giả và phát hiện bị bỏ sót do độ phân giải không đủ.
Tuy nhiên, độ phân giải không phải là yếu tố duy nhất quyết định chất lượng hình ảnh. Trong các ứng dụng-thế giới thực, nhiều người tin rằng "số pixel càng cao thì hình ảnh càng rõ" nhưng điều này không hoàn toàn đúng. Ngay cả với máy ảnh 5{4}} megapixel, nếu kết hợp với ống kính-chất lượng kém, điều kiện ánh sáng không đủ hoặc cấu hình hệ thống không phù hợp thì chất lượng hình ảnh có thể không tốt bằng chất lượng hình ảnh của máy ảnh 3 megapixel được điều chỉnh và kết hợp tốt.
Do đó, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chụp ảnh của máy ảnh công nghiệp không chỉ bao gồm số lượng pixel mà còn cả chất lượng ống kính, kích thước cảm biến, cài đặt phơi sáng, tỷ lệ tín hiệu-trên-nhiễu và khả năng khớp quang học của hệ thống. Hình ảnh chất lượng-thực sự cao đến từ việc tối ưu hóa phối hợp toàn bộ hệ thống thị giác chứ không chỉ đơn giản là sự kết hợp của các độ phân giải.
Tiếng ồn của máy ảnh công nghiệp và tỷ lệ nhiễu-trên-tín hiệu là gì?
Trong kiểm tra trực quan công nghiệp, nhiễu đề cập đến các tín hiệu không hợp lệ trong hình ảnh không bắt nguồn từ đối tượng thực tế được chụp ảnh. Lỗi này thường do các yếu tố như dao động ánh sáng, nhiễu điện từ, thay đổi nhiệt độ hoặc đặc tính cảm biến gây ra và có thể ảnh hưởng trực tiếp đến độ rõ nét của hình ảnh cũng như độ chính xác của nhận dạng. Trong môi trường sản xuất phức tạp, kiểm soát tiếng ồn là một thách thức đáng kể.
Tỷ lệ tín hiệu-trên-nhiễu (SNR) là số liệu chính để đo chất lượng hình ảnh, biểu thị tỷ lệ tín hiệu hiệu dụng trên nhiễu trong hình ảnh (tức là tỷ lệ giữa giá trị thang độ xám trung bình của tín hiệu hiệu dụng với giá trị bình phương trung bình gốc của nhiễu). SNR cao hơn cho thấy hình ảnh tinh khiết hơn và tái tạo chi tiết cao hơn. Ngược lại, tỷ lệ nhiễu cao có thể dẫn đến hình ảnh bị nhiễu hạt hoặc mờ, ảnh hưởng đến hiệu suất nhận dạng của thuật toán.
Máy ảnh công nghiệp-hiệu suất cao thường đạt được SNR được cải thiện đáng kể thông qua thiết kế mạch được tối ưu hóa, cấu trúc cảm biến cải tiến và ứng dụng thuật toán giảm nhiễu thông minh, mang lại hình ảnh ổn định hơn và rõ ràng hơn. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các tác vụ thị giác đòi hỏi chất lượng hình ảnh cực cao, chẳng hạn như nhận dạng màu sắc, phát hiện khuyết tật bề mặt và đo kích thước.
Làm thế nào để bạn xem phạm vi động của máy ảnh công nghiệp?
Phạm vi động đề cập đến khả năng của máy ảnh trong việc phát hiện và khôi phục đồng thời các chi tiết ở cả vùng sáng nhất và tối nhất của môi trường. Nói cách khác, nó phản ánh vĩ độ của máy ảnh trong việc chụp các chuyển màu hình ảnh ở các cường độ ánh sáng khác nhau-từ các vùng phản chiếu được chiếu sáng rực rỡ đến các chi tiết tối trong điều kiện-ánh sáng yếu. Phạm vi động càng rộng thì thông tin hình ảnh càng đầy đủ.
Trong môi trường kiểm tra công nghiệp thực tế, điều kiện ánh sáng thường cực kỳ phức tạp, chẳng hạn như sự phản chiếu mạnh trên bề mặt kim loại và các chi tiết tối trong bóng của thiết bị. Phạm vi động không đủ có thể dễ dàng dẫn đến phơi sáng quá mức hoặc thiếu sáng, dẫn đến mất thông tin hình ảnh và ảnh hưởng đến độ chính xác của việc phát hiện khuyết tật và đo kích thước. Camera công nghiệp có dải động rộng (HDR) có thể lưu giữ đầy đủ chi tiết trong môi trường có cả vùng sáng và tối, cung cấp dữ liệu đầu vào ổn định và đáng tin cậy hơn cho các thuật toán thị giác.
Phạm vi động cũng liên quan chặt chẽ đến kiểm soát phơi sáng.
Ở chế độ phơi sáng thủ công, nếu ISO không được điều chỉnh khi mức ánh sáng giảm thì dải động sẽ giảm. Việc tăng ISO để bù lại độ sáng có thể làm giảm dải động hơn nữa do các điểm sáng bị phơi sáng quá mức. Vì vậy, camera công nghiệp thường có tính năng tự động phơi sáng và Gain Control để tự động điều chỉnh các thông số trong các điều kiện ánh sáng khác nhau, đảm bảo hình ảnh luôn nằm trong phạm vi độ sáng tối ưu.
Điều đáng lưu ý là ngay cả máy ảnh công nghiệp hiệu suất cao- vẫn gặp khó khăn trong việc phù hợp với phạm vi động của mắt người. Trên thực tế, chúng ta cảm nhận được cả độ sáng của bầu trời và các chi tiết bên dưới bóng tối, trong khi ảnh chụp bằng máy ảnh thông thường thường mất đi một số lớp này. Đây chính xác là mục đích của công nghệ dải động cao (HDR)-thông qua tối ưu hóa cảm biến và tổng hợp thuật toán, công nghệ này cho phép "đôi mắt" của máy móc dần dần tiếp cận khả năng biểu đạt của thị giác con người.
Tại sao camera công nghiệp bị mất khung hình?
Trong các hệ thống kiểm tra thị giác máy, giao diện đầu vào và đầu ra phổ biến cho camera công nghiệp bao gồm Camera Link, USB 2.0, USB 3.0 và GigE (Ethernet). Mỗi loại giao diện mang lại lợi thế về tốc độ truyền, khoảng cách truyền và khả năng tương thích hệ thống, cung cấp các tùy chọn cấu hình đa dạng cho hệ thống thị giác.
Trên thực tế, một số kỹ sư tin rằng máy ảnh công nghiệp sử dụng giao diện USB sẽ dễ bị rớt khung hình hơn. Trên thực tế, tình trạng rớt khung hình không phải do bản thân loại giao diện gây ra mà là do thiết kế phần cứng máy ảnh hoặc kiến trúc trình điều khiển không phù hợp. Khi thiết kế kênh dữ liệu kém, bộ nhớ đệm không đủ hoặc cơ chế đồng bộ truyền dẫn không hoàn hảo, dữ liệu hình ảnh không thể được xử lý kịp thời, dẫn đến xung đột giữa khung hình mới và khung hình cũ và dẫn đến hiện tượng rớt khung hình. Để tránh những vấn đề này, cần phải tối ưu hóa-cấp hệ thống và thiết kế chính xác cho trình điều khiển, quản lý bộ đệm và liên kết truyền dữ liệu.
Trong-dây chuyền sản xuất tốc độ cao hoặc tình huống kiểm tra động, tốc độ thu thập hình ảnh ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian chu kỳ kiểm tra và hiệu quả tổng thể. Máy ảnh công nghiệp có tốc độ-khung hình-cao có thể chụp được nhiều hình ảnh hơn trên một đơn vị thời gian, cung cấp dữ liệu kiểm tra chính xác hơn cho các mục tiêu di chuyển-tốc độ cao. Đồng thời, khi kết hợp với các giao diện dữ liệu tốc độ cao như USB 3.0, GigE và 10GigE, nó không chỉ có thể đạt được đường truyền ổn định với băng thông lớn mà còn giảm độ trễ và giảm khung hình một cách hiệu quả, đảm bảo-thời gian thực và độ tin cậy của hệ thống hình ảnh.
Camera công nghiệp là cốt lõi của hệ thống thị giác máy. Mọi thông số hiệu suất-từ độ phân giải, tốc độ khung hình, tín hiệu-đến-tỷ lệ nhiễu, đến dải động và băng thông giao diện-đều tác động trực tiếp đến độ chính xác và độ ổn định của hệ thống kiểm tra. Chỉ khi các thông số hiệu suất này được cân bằng và khớp hợp lý thì mới có thể đạt được-khả năng kiểm tra trực quan có độ chính xác thực sự cao và đầu ra ổn định.
Với sự tiến bộ không ngừng của sản xuất thông minh, nhận dạng hình ảnh được hỗ trợ bởi AI{0}}và kiểm tra tự động, máy ảnh công nghiệp đang bước vào kỷ nguyên có độ phân giải cao hơn, tốc độ truyền nhanh hơn và tích hợp thuật toán thông minh hơn. Trong tương lai, chúng sẽ không còn chỉ là "thiết bị hình ảnh" mà là động cơ cốt lõi thúc đẩy các nhà máy thông minh và nâng cấp kiểm soát chất lượng. Giữa làn sóng chuyển đổi số công nghiệp,máy ảnh công nghiệp hiệu suất cao-sẽ tiếp tục hỗ trợ nhiều kịch bản ngành hơn, giúp các công ty đạt được kết quả kiểm tra chính xác hơn, sản xuất hiệu quả hơn và quản lý thông minh hơn.
