SEMINÁŘ VISION CAFÉ 2015

SEMINÁŘ VISION CAFÉ 2015

www.visionx.cz Ing. Tomáš Gřeš, ATEsystem s.r.o.

KDO JSME

ATEsystem s.r.o.  Služby pro průmysl, výrobu a výzkum  Kamerové systémy pro kontrolu kvality  Subdodávky systémů strojového vidění

VisionX – kamerová skupina ATEsystem s.r.o.  Kamery a příslušenství pro počítačové vidění  Studie proveditelnosti, školení a vzdělávání  Technická podpora

NOVINKY

JAI 12 MEGAPIXELŮ  

Vysoké rozlišení, vysoká rychlost Výkonné komunikační rozhraní

12 MP

189 fps

 

Globální závěrka, velikost pixelů 5.5 m Dynamický rozsah 67 dB

APS C CMOS

SP-12000-CXP4

JAI 12 MEGAPIXELŮ - POUŽITÍ  

Kontrola DPS, displejů a potisků Sportovní akce, trasování hráčů

 

Kontrola rozměrných palet a pláství Dopravní systémy s více proudy vozidel

JAI GO SE SNÍMAČI SONY IMX 174  

Vysoké rozlišení, vysoká rychlost Zvýšená odolnost proti vibracím

 

GO-5000

2560 x 2048 – 1” CMOS  22 FPS (GigE Vision)  HDR mód  Rychlost

Globální závěrka Speciální funkce (Multi-ROI)

GO-2400

1920 x 1200 – 1/1.2” CMOS  48 FPS (GigE Vision)  Vysoká citlivost  Nízký šum

JAI GO SE SNÍMAČI SONY IMX 174 - POUŽITÍ

Balení a potisk Robotika

Kontrola součástí

Kontrola kvality

Doprava a outdoor

Metrologie

Potravinářský průmysl Medicína a farmacie OCR a 1D, 2D kódy

Sport

7

OPTO ENGINEERING TC CORE  

Telecentrické zobrazení Úspora místa v systému

 

Verze pro 2/3“ a 4/3“ TC objektivy a kolimované osvětlovače

 Integrace i do zařízení, kde to dříve nebylo možné

OPTO ENGINEERING TC CORE  

Velmi přesná měření rozměrů Kontrola elektronických součástek

 

Makro, kontrola waferů Kontrola skleněných výrobků

MULTISPEKTRÁLNÍ KAMERY QUEST  

3CCD technologie 3 oddělené části spektra

Visible

NIR 1

 

NIR 2

Navrženo pro použití na UAV Camera Link, GigE nebo ukládání na SSD

MULTISPEKTRÁLNÍ KAMERY QUEST

MULTISPEKTRÁLNÍ KAMERY QUEST  

Precizní zemědělství Kontrola stavu vegetace, množství chlorofylu, vlhkost

 

Množství vegetace a míra olistění Napadení škůdci, plísněmi

BASLER PULSE  

Rozlišení 1.3 až 5 MP Kovové pouzdro se závitem na stativ

PGI – integrované vylepšení obrazu CS-mount Plug & Play

 

Rolling & Globa shutter Nízká cena (entry level)

BASLER PULSE - POUŽITÍ  

Mikroskopie, záznam a dokumentace Lékařské a laboratorní přístroje

 

Trasování pohybu a kumulace návštěvníků Nenáročné dopravní systémy

BASLER ACE SE SNÍMAČI CMOS  

Rozlišení VGA až 5 MP Vysoká rychlost snímání

PGI – integrované vylepšení obrazu 29 x 29 x 60 mm, C-mount 8/10/12 bitů

 

Mimořádná citlivost a dynamický rozsah Globální závěrka

BASLER ACE SE SNÍMAČI CMOS  

Rozlišení VGA až 5 MP Vysoká rychlost snímání

 

Mimořádná citlivost a dynamický rozsah Globální závěrka

CCD x CMOS

PŘEHLED TRHU Celosvětové prodeje kamer pro strojové vidění (AIA): 100% 90% 80%

Other

70% 60% 50%

CMOS

40% 30% 20%

CCD

10% 0% 2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013E

2014F

2015F

2016F

2017F

→ Podíl CMOS snímačů je zvolna zvyšován na úkor CCD.

Zdroj: Prezentace JAI A/S, AIA, data pro roky 2014 až 2018 jsou odhadem

PRODEJE CCD/CMOS Prodeje kamer Basler ace GigE z pohledu technologie snímače: 2011

2012

2013

CMOS 19%

CCD 81%

CMOS 38%

CCD 62%

CMOS 44%

CCD 56%

→ V mnoha aplikacích jsou vlastnosti CMOS senzoru buď dostačující (levné kamery), nebo jsou přímo vyžadovány (vysokorychlostní aplikace). Zdroj: Prezentace Basler AG

SONY SÁZÍ NA CMOS Sony ohlásila ukončení výroby CCD senzorů  08/2015 – Poslední objednávky  03/2017 – Ukončení výroby waferů  03/2020 – Ukončení dodávek čipů Sony sází na novou špičkovou technologii Pregius

Zdroj: www.baslerweb.com

Budoucnost průmyslových kamer je v CMOS snímačích. Máme se bát přechodu mezi CCD a CMOS technologií?

CCD versus CMOS

CCD versus CMOS CCD

CMOS

New CMOS

Plusy  Kvalita barevného podání  Dynamický rozsah  Nízký šum  Globální závěrka Mínusy  Omezená rychlost  Velká spotřeba  Cena

Plusy  Vysoká rychlost  Nízká spotřeba  Nízká cena  Žádný blooming Mínusy  Šum masky snímače  Nízká kvalita obrazu  Rolující závěrka

Plusy  Vysoká rychlost  Nízká spotřeba  Nízká cena  Žádný blooming  Snížený šum  Lepší kvalita obrazu  Globální závěrka

Zdroj: Prezentace JAI A/S

BLOOMING

Zdroj: www.mapy.cz

GLOBÁLNÍ ZÁVĚRKA TAKÉ V CMOS

Levnější kamery

Zdroj: Prezentace ATEsystem s.r.o.

ARCHITEKTURA KAMERY CCD/CMOS CCD

CMOS


ARCHITEKTURA KAMERY CCD/CMOS CMOS



Snímač CMOS integruje některé funkce, které u CCD musí provádět elektronika kamery. => Jednodušší a rychlejší implementace


SROVNÁNÍ SNÍMAČE SONY IMX 174 Snímač Typ kamery

Sony IMX 174 acA1920-155um

Sony ICX 285 scA1400-30gm

Sony ICX 274 acA1600-20um

Aptina MT9P031 acA2500-14um

Velikost snímače

CMOS 1/1.2“

CCD 2/3“

CCD 1/1.8“

CMOS 1/2.5“

Rozlišení

2.3 MP 1920 x 1200

1.4 MP 1392 x 1040

2 MP 1624 x x1224

5 MP 2592 x 1944

Velikost pixelu

5.86 m

6.45 m

4.4 m

2.2 m

Frekvence

155 fps

30 fps

20 fps

14 fps

Závěrka

Global

Global

Global

Rolling







Velikost snímače

CMOS 1/1.2“

CCD 2/3“

CCD 1/1.8“

CMOS 1/2.5“

Rozlišení

2.3 MP 1920 x 1200

1.4 MP 1392 x 1040

2 MP 1624 x x1224

5 MP 2592 x 1944

Velikost pixelu

5.86 m

6.45 m

4.4 m

2.2 m

Kv. efektivita

73 %

60 %

46 %

57 %

Saturační kapacita

32 000 e-

19 000 e-

8 400 e-

6 700 e-

Tepelný šum

6.6 e-

8 e-

9 e-

6 e-

Dynamický rozsah

73 dB

67 dB

59 dB

60 dB

Data pocházejí z dokumentů EMVA ke kamerám Basler. U kamery acA1920-155um se jedná o preliminary hodnoty ze zatím nezveřejněného dokumentu EMVA. Kvantová efektivita měřena při majoritní vlnové délce 545 nm, Rozlišení je přibližné, u různých výrobců kamer se může lišit. Pozn: rozdíl 10 dB znamená 5 násobnou hodnotu. Zdroj: www.baslerweb.com

Jaké parametry nás zajímají?

FOTOELEKTRICKÝ JEV

-

+ -

+

-

-

-

+

+

+ +

+

-

KAPACITA BUŇKY

Maximální počet elektronů které je schopna pojmout jedna fotocitlivá buňka

KAPACITA BUŇKY Full Well Capacity

Full Well Capacity Maximální počet elektronů které je schopna pojmout jedna fotocitlivá buňka

Saturation Capacity

Saturation Capacity Je omezena horní mezí, do které je ještě odezva lineární

Sony ICX414AL Aptina MT9P031

24 200 e6 700 e-

- velké pivo - malé pivo

TEMNÝ ŠUM I když na senzor nedopadá žádné světlo, uvolňují se v polovodiči elektrony, které vytvářejí temný šum.

Full Well Capacity Saturation Capacity

Temný šum (Dark Noise) určuje detekční limit – minimální signál, který jsme schopni změřit. Dark Noise = obvykle 8 až 100 elektronů

Po vyprázdnění sklenice zůstává na dně pár kapek

Detection limit Dark noise

DYNAMICKÝ ROZSAH Dynamický rozsah je poměr mezi plnou/prázdnou buňkou. Dynamic range = Saturation Capacity / Dark Noise

Full Well Capacity Saturation Capacity

DRdb = 20 * log( Saturation Capacity / Dark Noise )

Dynamický rozsah je poměr mezi plnou a prázdnou sklenicí. Sklenice piva má vždy dynamiku 

Detection limit Dark noise

DYNAMICKÝ ROZSAH

Velký dynamický rozsah

Malý dynamický rozsah

KVANTOVÁ EFEKTIVITA

QE 50% znamená, že na 10 fotonů se vybudí 5 elektronů.






Velikost snímače

CMOS 1/1.2“

CCD 2/3“

CCD 1/1.8“

CMOS 1/2.5“

Rozlišení

2.3 MP 1920 x 1200

1.4 MP 1392 x 1040

2 MP 1624 x x1224

5 MP 2592 x 1944

Velikost pixelu

5.86 m

6.45 m

4.4 m

2.2 m

Kv. efektivita

73 %

60 %

46 %

57 %

Saturační kapacita

32 000 e-

19 000 e-

8 400 e-

6 700 e-

Tepelný šum

6.6 e-

8 e-

9 e-

6 e-

Dynamický rozsah

73 dB

67 dB

59 dB

60 dB

Data pocházejí z dokumentů EMVA ke kamerám Basler. U kamery acA1920-155um se jedná o preliminary hodnoty ze zatím nezveřejněného dokumentu EMVA. Kvantová efektivita měřena při majoritní vlnové délce 545 nm, Rozlišení je přibližné, u různých výrobců kamer se může lišit. Pozn: rozdíl 10 dB znamená 5 násobnou hodnotu. Zdroj: www.baslerweb.com

TEST

NOVÉ VLASTNOSTI KAMER BASLER

INTEGROVANÉ VYLEPŠENÍ OBRAZU – PŘÍMO V KAMEŘE

REDUKCE ŠUMU

VYLEPŠENÁ DEBAYERIZACE

ANTI ALIASING

ANTI ALIASING

INTEGROVANÉ VYLEPŠENÍ OBRAZU – PŘÍMO V KAMEŘE

ZVÝŠENÍ KONTRASTU

UŽITEČNÉ TIPY PRO VÝBER KAMERY, OBJEKTIVU A OSVĚTLENÍ

TIP 1: VYBÍREJTE VELKÉ PIXELY   

Vyšší citlivost a nižší šum Menší nároky na kvalitu objektivu Menší barevná vada

5 MP 5.0 m

5 MP 2.2 m

Byl použit megapixelový objektiv Computar 2/3“

TIP 2: ČERNOBÍLÁ KAMERA JE LEPŠÍ NEŽ BAREVNÁ   

Vyšší citlivost při snímání širokospektrálního světla Přesnější zobrazení Nižší zátěž CPU (nemusí se provádět debayerizace)

TIP 3: MONOCHOMATICKÉ SVĚTLO NEBO PÁSMOVÝ FILTR  

Omezení barevné vady objektivu vlivem rozdílného indexu lomu Kratší vlnové délky pro přesnější zobrazení

TIP 4: ZBAVTE SE PARAZITNÍHO SVĚTLA PÁSMOVÝM FILTREM   

Spočívá ve zvýšení poměru užitečného a rušivého světla Přesvítit zorné pole jednou barvou a použít pásmový filtr Zvýšení opakovatelnosti a přesnosti testu

Bez filtru za denního osvětlení

S pásmovým červeným filtrem

TIP 5: STŘEDNĚ NASTAVENÁ CLONA   

Zvýšení homogenity osvitu senzoru Optimalizace hloubky ostrosti Optimalizace množství světla, minimální vliv difrakce

F1.4

F4.0

F4.0

F16

Vliv clony na homogenitu

Vliv clony na difrakci

Díky za Váš čas! Dotazníky a losování 

www.visionx.cz Ing. Tomáš Gřeš, ATEsystem s.r.o.

SEMINÁŘ VISION CAFÉ 2015

Recommend Documents