Global Shutter Kamera mit Ultraweitwinkel
In jedem Roboter-Vision-System ist der Sensor in der Regel das Herzstück der Kamera. Im Allgemeinen sind die beiden Arten von Sensoren CCD (Charge Coupled Device) und CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Was die Geschwindigkeit betrifft, CMOS-fähigGlobal-Shutter-Kameraskann sogar 100-mal schneller auslesen als CCD!
Jeder dieser Sensoren ist in zwei Varianten erhältlich – Rolling Shutter oder Global Shutter. Dies wirft nun Fragen auf wie „Was ist der Unterschied zwischen Rolling-Shutter- und Global-Shutter-Bildsensoren im Bildverarbeitungssystem?“ oder „Welches davon ist besser für Roboter-Vision-Systeme?“
Bevor wir voreilige Schlussfolgerungen ziehen, besprechen wir zunächst ausführlich die Unterschiede zwischen Rolling-Shutter- und Global-Shutter-Bildsensoren.
Unterschied zwischen Rolling Shutter- und Global Shutter-Bildsensor
Rolling-Shutter:Ein Bildsensor mit Rolling-Shutter belichtet verschiedene Zeilen des Arrays zu unterschiedlichen Zeiten – während die „ausgelesene“ Welle durch den Sensor läuft.
Globaler Verschluss:Ein Bildsensor mit Global-Shutter sorgt dafür, dass sich alle Pixel mit der Belichtung aufladen – sie beginnt und endet gleichzeitig. Am Ende der Belichtungszeit wird gleichzeitig die Ladung ausgelesen.
Am besten für Robotic Vision geeignet: Rolling Shutter oder Global Shutter?
Viele Roboteranwendungen des neuen Zeitalters sind zur Erledigung ihrer Aufgaben auf Bildverarbeitungstechnologie angewiesen. Vision-Technologie hilft beispielsweise beim Aufnehmen und Platzieren verschiedener Objekte, beim Umgang mit mehreren Objekten, die in unterschiedlichen Ausrichtungen am Arbeitsplatz ankommen, oder bei schnellen Umstellungen beim Wechseln zwischen Objekten.
Daher ist es offensichtlich, dass der Global-Shutter-Sensor besser ist, da er die Bilder in einem einzigen Moment aufnimmt. Es ist kein Rollen oder Scannen erforderlich, wie es bei der Aufnahme von Bildern im Rolling Shutter der Fall wäre. Daher gibt es mit dem Global-Shutter-Sensor keinen Platz für Unschärfe, Verzerrung und Räumlichkeit in den aufgenommenen Bildern.
Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Sensoren mit Global Shutter ein größeres Bildformat haben, was zu komplizierten Schaltungsdesigns führt. Dadurch werden die Gesamtkosten der Kamera in die Höhe getrieben. Der Global Shutter verbessert jedoch das Sichtsystem von Robotern, indem er eine höhere Bildrate, Auflösung usw. bietet.
Einflussfaktoren von Global-Shutter-Kameras in Robotic Vision
Schauen wir uns einige der Einflussfaktoren anGlobal-Shutter-Kameraszur Verbesserung robotischer Bildverarbeitungssysteme.
• Höhere Bildraten – Global-Shutter-Kameras erfassen Bilder mit einer hohen Bildrate, was dazu beiträgt, Bild-zu-Bild-Verzerrungen zu minimieren und Bewegungsunschärfe bei der Aufnahme sich schnell bewegender Objekte zu reduzieren. Und sie können problemlos klare Details der Szene extrahieren.
• Höhere Auflösung – Global-Shutter-Kameras bieten ein großes Sichtfeld (FOV) und kleine Pixel. Es hilft ihnen, eine hochauflösende Bildgebung aufrechtzuerhalten.
• Erhöhte Effizienz – Global-Shutter-Kameras erfassen präzise Informationen von sich bewegenden Bildobjekten mit hoher Geschwindigkeit. Sie ermöglichen einen schnelleren Betrieb der Produktionslinien und eine höhere Effizienz.
• Reduzierter Stromverbrauch – Global-Shutter-Kameras beseitigen Bewegungsartefakte und Unschärfeprobleme. Sie bieten eine hohe Quanteneffizienz und eine hervorragende Nahinfrarot-Empfindlichkeit (NIR), was den Stromverbrauch reduziert und die Batterielebensdauer verlängert.
Anwendung von Global-Shutter-Kameras im Robotic Vision
Die Implementierung von Global Shutters in Kameras kann einige Zeit in Anspruch nehmen, bietet aber eine höhere Auflösung mit schnellen Bildraten. Die Global-Shutter eignen sich perfekt für Anwendungen, bei denen ein etwas höheres Ausleserauschen keinen Einfluss auf die Genauigkeit oder Zuverlässigkeit der Bildgebung hat, da das gleichzeitige Belichten und Auslesen keine Bildverzerrungen bei der Aufnahme sich schnell bewegender Objekte verursacht.
Die hohen Bildraten, die Auflösung und die Leistung der Global-Shutter-Sensoren machen sie ideal für Anwendungen wie High-End-Bildverarbeitung, Luftanwendungen, industrielle Automatisierung, Lagerroboter usw. Sehen wir uns die wichtigsten Anwendungen von Global-Shutter-Kameras in der Robotersicht an.
• Luftaufnahmen – Die Verwendung eines Rolling-Shutter-Sensors bei Drohnen führt zu Bildverzerrungen. Dies liegt daran, dass sich beim Aufnehmen von Bildern die Verschlussposition während der Belichtungszeit ändert. Diese Verzerrung beeinflusst die Genauigkeit. Beim Global Shutter hingegen starten und stoppen alle Pixel gleichzeitig die Belichtung, wodurch dieses Problem vollständig gelöst wird. Dadurch wird die Geschwindigkeit und Bewegung der Drohne weniger eingeschränkt und sie erzeugt dennoch verzerrungsfreie Bilder.
• High-End-Bildverarbeitung – Die Nutzung von CMOS-Global-Shutter-Lösungen ist ideal für High-End-Bildverarbeitungsanwendungen. Zu seinen Wettbewerbsvorteilen gehören hohe Auflösung, Global Shutter und schnelle Bildraten. Die hohe Auflösungsfähigkeit von Global-Shutter-Kameras ermöglicht es, entweder den gesamten Inspektionsbereich zu vergrößern oder mehr sichtbare Details auszuwählen. Im Vergleich zu anderen Sensoren bietet der Global Shutter einen bis zu 12-fachen Flächen- oder Detailgewinn!
• Lagerroboter – Der Global-Shutter-Sensor erleichtert das präzise Lesen von Barcodes. Es macht die Erkennung von Objekten sowohl einfach als auch genau. Durch die Möglichkeit von 3D-Volumenmessungen können sie schnell präzise Bilder von sich schnell bewegenden oder weit entfernten Objekten erfassen und dabei nur sehr wenig Strom verbrauchen – und Bewegungsunschärfe ist ausgeschlossen.
Hersteller von Kameramodulen aus China, der OEM/ODM anbietet
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 20. November 2022
