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 Globální závěrka, velikost pixelů 5.5 m Dynamický rozsah 67 db 12 MP 189 fps 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 Globální závěrka Speciální funkce (Multi-ROI) GO-5000 GO-2400 2560 x 2048 1 CMOS 22 FPS (GigE Vision) HDR mód Rychlost 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 Doprava a outdoor Kontrola součástí Kontrola kvality Potravinářský průmysl Metrologie 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 Navrženo pro použití na UAV Camera Link, GigE nebo ukládání na SSD Visible NIR 1 NIR 2
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 Rolling & Globa shutter Nízká cena (entry level) PGI integrované vylepšení obrazu CS-mount Plug & Play
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 Mimořádná citlivost a dynamický rozsah Globální závěrka PGI integrované vylepšení obrazu 29 x 29 x 60 mm, C-mount 8/10/12 bitů
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% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013E 2014F 2015F 2016F 2017F Other CMOS CCD 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 Plusy Kvalita barevného podání Dynamický rozsah Nízký šum Globální závěrka Mínusy Omezená rychlost Velká spotřeba Cena CMOS Plusy Vysoká rychlost Nízká spotřeba Nízká cena Žádný blooming Mínusy Šum masky snímače Nízká kvalita obrazu Rolující závěrka New CMOS 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 Zdroj: www.baslerweb.com
ARCHITEKTURA KAMERY CCD/CMOS CMOS Snímač CMOS integruje některé funkce, které u CCD musí provádět elektronika kamery. => Jednodušší a rychlejší implementace Zdroj: www.baslerweb.com
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 Zdroj: www.baslerweb.com
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 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 Maximální počet elektronů které je schopna pojmout jedna fotocitlivá buňka Saturation Capacity Je omezena horní mezí, do které je ještě odezva lineární Full Well Capacity Saturation Capacity Sony ICX414AL 24 200 e- - velké pivo Aptina MT9P031 6 700 e- - 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 DR db = 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.
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 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.