Linh kiện · Camera
Camera chuyển ánh sáng thành dữ liệu. Độ phân giải, kích thước điểm ảnh, kiểu màn trập, tốc độ khung hình và chuẩn giao tiếp phải được chọn cùng nhau để hệ thống thấy đủ chi tiết — đủ nhanh — và dữ liệu về kịp lúc.
Camera chuyển ánh sáng thành dữ liệu. Độ phân giải, kích thước điểm ảnh, kiểu màn trập, tốc độ khung hình và chuẩn giao tiếp phải được chọn đồng bộ.
Nguyên lý hoạt động
Camera area-scan chụp trọn khung 2D trong một lần phơi sáng — lý tưởng cho sản phẩm rời đứng yên hoặc chạy tốc độ vừa. Camera line-scan có một (hoặc vài) hàng điểm ảnh rất dài và dựng ảnh từng dòng khi sản phẩm hoặc cuộn vật liệu chạy qua, đồng bộ bằng encoder.
Cảm biến global shutter phơi sáng mọi điểm ảnh cùng lúc nên sản phẩm chuyển động không bị méo. Cảm biến rolling shutter phơi từng hàng; rẻ và ít nhiễu hơn nhưng làm xiên chuyển động nhanh trừ khi có đèn strobe đóng băng cảnh.
Cảm biến đơn sắc dùng mọi điểm ảnh cho độ sáng và nhạy hơn; cảm biến màu đặt lớp lọc màu trên mỗi điểm ảnh và nội suy, làm giảm độ phân giải hiệu dụng. Chỉ dùng màu khi chính màu sắc mang thông tin.
Các loại
Mở từng loại để xem nguyên lý, chỗ phù hợp, hạn chế và thông số cần kiểm tra.
Nguyên lý. Chụp trọn khung với mọi điểm ảnh đo độ sáng. Kết hợp đèn màu cho độ tương phản và độ phân giải hiệu dụng cao nhất.
Phù hợp nhất cho
Hạn chế
Thông số chính cần kiểm tra
Nguyên lý. Lớp lọc màu dạng khảm trên cảm biến ghi đỏ, lục, lam; camera hoặc phần mềm nội suy ảnh màu đầy đủ.
Phù hợp nhất cho
Hạn chế
Thông số chính cần kiểm tra
Nguyên lý. Ảnh được dựng từng dòng khi vật chuyển động; encoder giữ khoảng cách dòng không đổi. Cảm biến nhiều dòng và TDI (tích phân trễ thời gian) tăng độ nhạy ở tốc độ cao.
Phù hợp nhất cho
Hạn chế
Thông số chính cần kiểm tra
Nguyên lý. Cảm biến lớn phủ trọn sản phẩm trong một ảnh, giảm số camera hoặc số lần di chuyển.
Phù hợp nhất cho
Hạn chế
Thông số chính cần kiểm tra
Nguyên lý. Cảm biến nhanh và giao tiếp băng thông cao cho quá trình nhanh hoặc chụp nhiều ảnh cho mỗi sản phẩm.
Phù hợp nhất cho
Hạn chế
Thông số chính cần kiểm tra
Nguyên lý. Cảm biến SWIR chụp khoảng 900–1700 nm, nơi nước hấp thụ mạnh và silicon trở nên trong suốt; cảm biến tăng cường NIR và nhạy UV mở rộng camera silicon tiêu chuẩn.
Phù hợp nhất cho
Hạn chế
Thông số chính cần kiểm tra
Nguyên lý. Bộ lọc phân cực trên cảm biến theo nhiều hướng làm hiện ứng suất, chói và hướng bề mặt mà camera thường không thấy.
Phù hợp nhất cho
Hạn chế
Thông số chính cần kiểm tra
So sánh
| Chuẩn giao tiếp | Băng thông điển hình | Chiều dài cáp | Phù hợp cho |
|---|---|---|---|
| USB3 Vision | ≈ 350 MB/s | ≈ 3–5 m cáp thụ động (dài hơn với cáp chủ động/quang) | Một camera gần PC, cấu hình tiết kiệm |
| GigE Vision | ≈ 115 MB/s | Đến 100 m | Hệ nhiều camera, khoảng cách xa, cấp nguồn PoE |
| 2.5 / 5GigE | ≈ 280 / 560 MB/s | Đến 100 m | Độ phân giải cao hơn với hạ tầng Ethernet tiêu chuẩn |
| 10GigE | ≈ 1.100 MB/s | Đến 100 m (Cat6a) hoặc cáp quang | Camera độ phân giải cao và tốc độ cao |
| CoaXPress (CXP-12) | ≈ 1.200 MB/s mỗi kênh, tối đa 4 kênh | Vài chục mét (tùy tốc độ) | Thông lượng cao nhất, line-scan, card thu hình |
Giá trị là xấp xỉ thực tế; thông lượng thật phụ thuộc phần cứng máy chủ, cài đặt và chất lượng cáp.
Thông số
| Thông số | Ý nghĩa | Cách chọn |
|---|---|---|
| Độ phân giải | Số điểm ảnh (VD: 2448 × 2048). | Suy ra từ trường nhìn ÷ chi tiết nhỏ nhất × số điểm ảnh trên chi tiết. |
| Kích thước điểm ảnh | Kích thước mỗi điểm ảnh (VD: 3,45 µm). | Điểm ảnh lớn thu nhiều sáng hơn; điểm ảnh nhỏ cần ống kính tốt hơn. |
| Kích thước cảm biến | Kích thước vật lý cảm biến (VD: 2/3", 1.1"). | Quyết định cỡ ống kính và tiêu cự. |
| Màn trập | Global hoặc rolling. | Global cho sản phẩm chuyển động; rolling chỉ khi có strobe hoặc cảnh tĩnh. |
| Tốc độ khung / dòng | Số ảnh (hoặc dòng) mỗi giây. | Phải đáp ứng thời gian chu kỳ, còn dư cho nhiều lần chụp. |
| Độ sâu bit | 8, 10 hoặc 12 bit mỗi điểm ảnh. | Độ sâu bit cao cho tương phản nhỏ; nhiều dữ liệu hơn để truyền. |
| Dải động & nhiễu | Tỉ số giữa tín hiệu dùng được sáng nhất và tối nhất. | Quan trọng với cảnh có cả vùng sáng và tối. |
| Hiệu suất lượng tử | Mức cảm biến chuyển đổi ánh sáng ở từng bước sóng. | Kiểm tra ở bước sóng đèn bạn dùng (VD: NIR). |
| Chuẩn giao tiếp | USB3, họ GigE, CoaXPress… | Kiểm tra băng thông, chiều dài cáp và số camera. |
| I/O & kích chụp | Ngõ vào kích, ngõ ra strobe, hỗ trợ encoder. | Cần để đồng bộ với đèn và chuyển động. |
| Vỏ & môi trường | Kích thước, dải nhiệt độ, cấp bảo vệ IP. | Dùng vỏ bảo vệ hoặc camera IP67 ở khu vực khắc nghiệt. |
Công cụ kỹ thuật
Ước tính nhanh theo công thức tiêu chuẩn. Luôn xác nhận bằng thử nghiệm trên sản phẩm thật.
Sản phẩm chuyển động bị nhòe nếu phơi sáng quá lâu. Tính độ nhòe theo điểm ảnh và thời gian phơi sáng tối đa để ảnh nét.
Kiểm tra độ phân giải, tốc độ khung hình và số camera có vừa chuẩn giao tiếp không.
Hướng dẫn chọn
| Yêu cầu | Khuyến nghị | Lý do / ghi chú |
|---|---|---|
| Sản phẩm chạy trên băng tải | Area-scan global shutter + đèn strobe | Tính thời gian phơi sáng bằng công cụ tính nhòe. |
| Kiểm tra màu | Area-scan màu với ánh sáng trắng ổn định | Hoặc camera đơn sắc với nhiều đèn màu. |
| Cuộn vật liệu liên tục | Camera line-scan + đèn dải + encoder | Tốc độ dòng từ tốc độ chạy và kích thước điểm ảnh. |
| Nhiều camera, khoảng cách xa | GigE / 10GigE với PoE | Mỗi camera một cổng mạng hoặc switch quản lý. |
| Thông lượng rất cao | CoaXPress hoặc 10GigE | Card thu hình cho CoaXPress. |
| Ít sáng, phơi sáng ngắn | Điểm ảnh lớn hơn, độ nhạy cao | Hoặc tăng sáng bằng strobe overdrive. |
| Độ ẩm, silicon, xuyên nhựa | Camera SWIR | Dùng ống kính và đèn SWIR tương ứng. |
| Chói hoặc ứng suất trong chi tiết trong suốt | Camera phân cực | Làm hiện những gì camera thường bỏ sót. |
Ví dụ
Các cấu hình minh họa cho thấy linh kiện được kết hợp thế nào trong thực tế.
Ví dụ ứng dụng
Ví dụ ứng dụng
Ví dụ ứng dụng
Hỏi đáp
Chọn đơn sắc trừ khi màu là thông tin bạn cần. Camera đơn sắc nhạy hơn và dùng mọi điểm ảnh cho chi tiết; đèn màu có thể tạo tương phản giữa các màu.
Global shutter cho sản phẩm chuyển động. Rolling shutter dùng được cho cảnh tĩnh hoặc khi chớp strobe ngắn đóng băng chuyển động.
Area-scan cho sản phẩm rời; line-scan cho vật liệu liên tục, chi tiết rất dài hoặc trụ quay.
Power over Ethernet cấp nguồn và dữ liệu qua một cáp cho camera GigE — ít dây hơn trên máy chuyển động.
Cảm biến và giao tiếp phải truyền mọi điểm ảnh. Thu nhỏ vùng quan tâm (ROI) hoặc độ sâu bit sẽ tăng tốc độ khung hình.
Tiếp tục khám phá
Gửi sản phẩm và yêu cầu cho chúng tôi — kỹ sư sẽ thử trên mẫu thật và đề xuất cấu hình.
