یک دوربین کوچک متصل به یک پردازنده تمام آن چیزی نیست که یک ماژول دوربین USB برای Vision جاسازی شده است. مقدار داده های تصویری مرتبط که یک سیستم بینایی تعبیه شده می تواند در واقع جمع آوری، پردازش و تفسیر کند توسط ماژول دوربین تعیین می شود. همکاری بین وضوح، اندازه حسگر، وضوح تصویر، نرخ فریم، انتخاب لنز، رابط، مصرف انرژی و ابعاد مکانیکی لازم است.
یک ماژول دوربین کوچک 2 مگاپیکسلی 1080P یک گزینه معقول برای برخی از برنامه ها است. برخی دیگر ممکن است به قابلیتهای فوکوس خودکار، HDR، تصویربرداری کلی شاتر، حسگرهای با وضوح بالا یا نور کم اهمیت بیشتری بدهند. بنابراین، به جای دوربینی که بیشترین عدد را در دیتاشیت دارد، دوربین مناسب دوربینی است که تمام نیازهای سیستم را برآورده می کند.
ماژول دوربین Vision جاسازی شده چیست؟
ماژول دوربین بینایی تعبیه شده یک قطعه تصویربرداری است که برای ادغام در یک سیستم الکترونیکی بزرگتر مانند ربات، ترمینال هوشمند، دستگاه بازرسی صنعتی، ابزار پزشکی، پلت فرم بینایی هوش مصنوعی یا سیستم اتوماسیون هوشمند طراحی شده است.
برخلاف وب کم معمولی، یک ماژول دوربین تعبیه شده معمولاً بر اساس نیازهای دستگاه میزبان انتخاب می شود. مهندسان باید قبل از نهایی کردن پیکربندی دوربین، فضای موجود، رابط پردازنده، محیط عملیاتی، الزامات نوری، قابلیت پردازش تصویر-و حجم تولید مورد انتظار را در نظر بگیرند.
بسته به پروژه، یک دوربین تعبیه شده می تواند از USB 2.0، USB 3.0، MIPI CSI-2 یا رابط های دیگر استفاده کند. این ماژول همچنین میتواند با سنسورهای تصویر، لنزها، طرحبندی PCB، کانکتورها، کابلها، فیلترها و مکانیسمهای فوکوس مختلف سفارشی شود.
عوامل کلیدی هنگام انتخاب ماژول دوربین
1. وضوح: آیا 2MP کافی است؟
وضوح باید با توجه به کوچکترین جزئیات مفیدی که الگوریتم بینایی باید تشخیص دهد انتخاب شود. الفماژول دوربین 2 مگاپیکسلیتصویربرداری 1920 × 1080 را ارائه می دهد و می تواند یک گزینه عملی برای بسیاری از برنامه های تعبیه شده باشد که در آن هدف به جزئیات بسیار دقیق نیاز ندارد.
برای مثال، تشخیص اشیاء اساسی، نظارت، شمارش افراد، پایانههای هوشمند، ناوبری روباتیک، و وظایف کلی بینایی ماشین ممکن است به اندازه کافی از حسگر با وضوح بالاتر{{0} برای توجیه پهنای باند و الزامات پردازش اضافی بهره نبرند.
از سوی دیگر، OCR، بازرسی دقیق، تشخیص بارکد، بازرسی سطح، و برنامههایی که به پیکسلهای بیشتری روی هدف نیاز دارند، ممکن است از ماژولهای دوربین با وضوح 5، 8 مگاپیکسلی یا بالاتر بهره ببرند.
سوال عملی این نیست که "چند مگاپیکسل می توانم بگیرم؟" اما "برنامه من واقعاً به چند پیکسل نیاز دارد؟"
2. اندازه سنسور تصویر و کیفیت تصویر
سنسور تصویر تأثیر مستقیمی بر کیفیت تصویر دارد، به خصوص زمانی که سیستم تحت شرایط نوری دشوار کار می کند. اندازه سنسور، اندازه پیکسل، محدوده دینامیکی، ویژگی های نویز و حساسیت باید با هم در نظر گرفته شوند.
یک حسگر بزرگتر میتواند در محیطهای کم نور{0}}مزایایی ایجاد کند، اما ممکن است نیازهای نوری و مکانیکی ماژول دوربین را نیز افزایش دهد. برای دستگاههای جاسازی شده فشرده، مهندسان اغلب نیاز دارند کیفیت تصویر را با اندازه و هزینه ماژول متعادل کنند.
به همین دلیل است که اگر برنامه تحت نور کنترلشده کار میکند و به دادههای تصویری با وضوح بالا نیاز ندارد، یک حسگر 2 مگاپیکسلی کوچکتر همچنان ممکن است انتخاب مهندسی بهتری برای یک دستگاه فشرده باشد.
3. انتخاب لنز و وضوح تصویر
حسگر به تنهایی وضوح تصویر را تعیین نمی کند. لنز به همان اندازه مهم است زیرا میدان دید، فاصله کانونی، دیافراگم، اعوجاج، فاصله فوکوس و میزان نوری که به سنسور می رسد را کنترل می کند.
برای کاربردهای دید تعبیه شده، انتخاب لنز باید با فاصله کاری واقعی و ناحیه هدف شروع شود. یک لنز زاویه- واید ممکن است برای ناوبری رباتیک یا نظارت بر صحنه بزرگ مناسب باشد، در حالی که میدان دید باریکتر میتواند برای بازرسی یا شناسایی در فاصله ثابت مناسبتر باشد.
اگر سیستم نیاز به گرفتن اشیا در فواصل مختلف داشته باشد، ماژول دوربین فوکوس خودکار ممکن است عملی تر از پیکربندی{0}}فوکوس ثابت باشد. با این حال، برای یک فاصله کاری ثابت، یک لنز فوکوس ثابت که به درستی کالیبره شده باشد، میتواند راهحل سادهتر و پایدارتری ارائه دهد.
برای پروژههایی که نیاز به تصویربرداری با وضوح{0} بالاتر دارند، میتوانید ما را نیز بررسی کنیدماژول دوربین USB 8 مگاپیکسلیبه عنوان مرجعی برای تصویربرداری جاسازی شده با وضوح بالا-.
شاتر نورد یا شاتر جهانی؟
نوع شاتر زمانی اهمیت پیدا می کند که دوربین با اجسام متحرک استفاده می شود. یک سنسور معمولی غلتان-تصویر را به تدریج می خواند، که می تواند هنگام حرکت سریع هدف یا دوربین، اعوجاج هندسی ایجاد کند.
برای کاربردهایی مانند بازوهای روباتیک،-بازرسی با سرعت بالا، ردیابی اشیا، و سیستمهای نقاله سریع،ماژول دوربین شاتر جهانیمی تواند انتخاب بهتری باشد زیرا پیکسل ها به صورت هماهنگ در معرض دید قرار می گیرند.
اگر صحنه نسبتا ایستا باشد، ممکن است یک حسگر شاتر{0}}تعادل بهتری از وضوح، هزینه، مصرف انرژی و کیفیت تصویر ایجاد کند. باز هم، برنامه باید معماری حسگر را تعیین کند.
ماژول دوربین USB یا MIPI؟
ماژول دوربین USB
ماژولهای دوربین USB برای توسعه دید تعبیهشده مناسب هستند زیرا طرحهای سازگار با UVC{0}}میتوانند ادغام با سیستمعاملها و پلتفرمهای محاسباتی را ساده کنند. آنها به ویژه برای نمونه سازی سریع، رایانه های شخصی صنعتی، پایانه های هوشمند، پلتفرم های روباتیک و سیستم هایی که اتصال USB از قبل در دسترس است، مفید هستند.
USB 2.0 برای بسیاری از برنامه های 2MP و Full HD مناسب است. هنگامی که برنامه به توان عملیاتی داده بالاتری نیاز دارد، USB 3.0 میتواند پهنای باند بیشتری را برای انتقال تصویر با وضوح بالا یا سرعت بالای{5}}فریم- فراهم کند.
ماژول دوربین MIPI
MIPI CSI-2 معمولاً زمانی در نظر گرفته می شود که دوربین باید مستقیماً به یک پردازنده یا SoC تعبیه شده متصل شود. این رویکرد میتواند نیاز به سختافزار تبدیل USB اضافی را کاهش دهد و برای دستگاههای جاسازی شده فشرده، روباتیک، سیستمهای لبه هوش مصنوعی و پلتفرمهای سختافزاری سفارشی مناسب است.
بنابراین انتخاب بین USB و MIPI باید با توجه به معماری پردازنده، محیط نرم افزار، پهنای باند مورد نیاز، بودجه توان و طراحی مکانیکی محصول نهایی انجام شود.
عملکرد کم-نور و وضوح تصویر
همیشه این امکان وجود ندارد که سیستمهای بینایی تعبیهشده تحت نور مطلوب کار کنند. در حالی که تجهیزات صنعتی ممکن است با سایهها، انعکاسها، نور پسزمینه یا روشنایی ناهموار مواجه شوند، رباتها ممکن است بین تنظیمات داخلی و خارجی حرکت کنند. کل زنجیره تصویربرداری-حساسیت حسگر، اندازه پیکسل، دیافراگم لنز، مدیریت نوردهی، محدوده دینامیکی، کاهش نویز، و الگوریتمهای مختلف{3}پردازش تصویر{4}الگوریتمها برنامه ها. افزایش وضوح ممکن است به تنهایی به اندازه ویژگی هایی مانند WDR، HDR، IR{6}}CUT، حساسیت مادون قرمز، و بهینه سازی کم نور مفید نباشد. به عنوان مثال، یک حسگر{9}}با وضوح بالاتر با نویز بیش از حد یا مدیریت نوردهی ضعیف، نمیتواند به اندازه یک دوربین 2 مگاپیکسلی با نوردهی ثابت و عملکرد کم نور فوقالعاده، تصاویر مفیدی برای یک سیستم هوش مصنوعی ایجاد کند.
تفکر انتخاب دوربین: از سیستم شروع کنید
فرآیند انتخاب دوربین عملی را می توان به چند سوال تقسیم کرد:
- هدف چیست؟اندازه شی و کوچکترین جزئیاتی که باید تشخیص داده شود را تعیین کنید.
- با چه سرعتی حرکت می کند؟نرخ فریم، زمان نوردهی و اینکه آیا شاتر سراسری ضروری است را در نظر بگیرید.
- چقدر نور در دسترس است؟حساسیت سنسور، دیافراگم، WDR/HDR و الزامات IR را ارزیابی کنید.
- فاصله کاری چقدر است؟فاصله کانونی و میدان دید را بر اساس موقعیت نصب واقعی انتخاب کنید.
- چه پردازنده ای استفاده خواهد شد؟سازگاری USB یا MIPI، فرمت های پشتیبانی شده، پهنای باند و نرم افزار مورد نیاز را تأیید کنید.
- چقدر فضای فیزیکی در دسترس است؟ابعاد PCB، ارتفاع لنز، محل اتصال، مسیر کابل و محدودیتهای محفظه را بررسی کنید.
- آیا محصول به تولید انبوه می رسد؟اگر چنین است، سفارشیسازی، در دسترس بودن مؤلفه، عرضه بلندمدت، الزامات آزمایش و ثبات تولید را در نظر بگیرید.
این رویکرد معمولاً نتایج قابل اعتمادتری نسبت به انتخاب یک ماژول دوربین بر اساس وضوح به تنهایی ایجاد می کند.
ماژول های دوربین تعبیه شده در کجا استفاده می شوند؟
رباتیک، بازرسی صنعتی، کارخانههای هوشمند، دستگاههای بینایی هوش مصنوعی، تجهیزات پزشکی، کیوسکهای هوشمند، سیستمهای کنترل دسترسی، پایانههای هوشمند، اسکنر بارکد و دستگاههای اینترنت اشیا تنها تعدادی از محصولات و سیستمهایی هستند که از ماژولهای دوربین تعبیهشده استفاده میکنند. برنامهها از نظر تنظیم دقیق دوربین بسیار متفاوت هستند. در حالی که یک سیستم بازرسی وضوح بهتر، عملکرد شاتر کلی یا وضوح تصویر را ترجیح می دهد، یک دوربین ناوبری ربات ممکن است از تأخیر کم و میدان دید وسیع تر استفاده کند.
برای راهحلی فشردهتر و ارزانتر{0}}فول اچدی، ماماژول دوربین 2 مگاپیکسلیمحدوده چندین گزینه سنسور و پیکربندی را برای برنامه های تعبیه شده فراهم می کند.
سفارشی سازی برای پروژه های Vision جاسازی شده
در حالی که ماژولهای دوربین استاندارد برای توسعه مفید هستند، پیکربندیهای خارج از قفسه اغلب نمیتوانند نیازهای تجهیزات تولیدی را برآورده کنند. حسگر تصویر، لنز، میدان دید، نوع فوکوس، اندازه PCB، اتصال، طول کابل، IR{3}}فیلتر CUT، رابط خروجی OEM و ساختار مکانیکی ماژول انتخابی OEM میتوانند برای پروژه انتخاب شوند. پروژه های ODM، تعیین کل نیاز تصویربرداری مفید است. این امر امکان یافتن محدودیت های نوری، مکانیکی یا رابط را پس از شروع توسعه سخت افزار کاهش می دهد.
ماژول دوربین را بر اساس برنامه انتخاب کنید
هیچ ماژول دوربین واحدی وجود ندارد که برای هر سیستم بینایی تعبیه شده بهینه باشد. یک ماژول 2 مگاپیکسلی ممکن است راه حل مناسبی برای یک پروژه باشد، در حالی که دیگری ممکن است به تصویربرداری 8 مگاپیکسلی، شاتر جهانی، فوکوس خودکار، HDR، قابلیت مادون قرمز یا یک رابط MIPI سفارشی شده نیاز داشته باشد.
موثرترین فرآیند انتخاب با برنامه شروع می شود و به سمت سنسور، لنز، رابط و طراحی مکانیکی کار می کند. وقتی این عناصر به درستی تطبیق داده شوند، ماژول دوربین به جای محدودیتی که باید بعداً حل شود، به بخشی پایدار از سیستم بینایی تبدیل می شود.
برای نیازهای دید تعبیه شده سفارشی، ما را کاوش کنیدراه حل های ماژول دوربین USBیا با تیم مهندسی ما تماس بگیرید تا در مورد نیازهای حسگر، لنز، رابط و مکانیکی صحبت کنید.
