グローバル シャッター カメラがロボット ビジョン システムをどのように改善できるか

超広角グローバルシャッターカメラ

どのロボット ビジョン システムでも、センサーがカメラの中心となる傾向があります。一般に、センサーには電荷結合素子 (CCD) と相補型金属酸化膜半導体 (CMOS) の 2 種類があります。速度に関して言えば、CMOS対応グローバルシャッターカメラCCD よりも 100 倍も高速に読み出すことができます。

これらのセンサーにはそれぞれ、ローリング シャッターとグローバル シャッターの 2 つのバリエーションがあります。ここで、「ビジョン システムにおけるローリング シャッター イメージ センサーとグローバル シャッター イメージ センサーの違いは何ですか?」といった疑問が生じます。または「ロボットビジョンシステムにはどちらが適していますか?」

結論に飛びつく前に、まずローリング シャッターとグローバル シャッター イメージ センサーの違いについて詳しく説明します。

ローリングシャッターとグローバルシャッターイメージセンサーの違い

ローリングシャッター：ローリング シャッターを備えたイメージ センサーは、「読み出し」波がセンサーを通過するときに、異なる時間にアレイの異なるラインを露光します。

グローバルシャッター:グローバル シャッターを備えたイメージ センサーにより、露光の開始と終了を同時に行うことで、すべてのピクセルが電荷を蓄積できます。露光時間の終了時に、電荷が同時に読み出されます。

ロボットビジョンに最適: ローリングシャッターかグローバルシャッター?

新時代のロボット アプリケーションの多くは、作業を遂行するためにビジョン テクノロジーに依存しています。たとえば、ビジョン テクノロジーは、さまざまなオブジェクトの選択と配置、異なる方向で職場に到着する複数のオブジェクトの処理、またはオブジェクト間の切り替え時の迅速な切り替えに役立ちます。

したがって、グローバル シャッター センサーは一瞬で画像をキャプチャするため、より優れていることは明らかです。ローリング シャッターで画像をキャプチャする場合のように、ローリングやスキャンを行う必要はありません。したがって、グローバル シャッター センサーを使用すると、撮影された画像にブレ、歪み、空間性が生じる余地はありません。

また、グローバル シャッターを備えたセンサーの画像フォーマットは大きくなり、回路設計が複雑になることに注意することも重要です。したがって、カメラ全体のコストが上昇します。ただし、グローバル シャッターは、より高いフレーム レートや解像度などを提供することにより、ロボットの視覚システムを改善します。

ロボットビジョンにおけるグローバルシャッターカメラの影響要因

影響を与える要因をいくつか見てみましょうグローバルシャッターカメラロボットビジョンシステムを強化します。

• より高いフレーム レート – グローバル シャッター カメラは、高いフレーム レートで画像をキャプチャするため、高速で移動するオブジェクトをキャプチャしながら、フレーム間の歪みを最小限に抑え、モーション ブラーを軽減します。そして、シーンの明確な詳細を簡単に抽出できます。

• 高解像度 – グローバル シャッター カメラは、大きな視野 (FOV) と小さなピクセルを提供します。これは、高解像度の画像を維持するのに役立ちます。

• 効率の向上 – グローバル シャッター カメラは、移動する画像オブジェクトの正確な情報を高速でキャプチャします。これらにより、生産ラインの動作が高速化され、効率が向上します。

• 消費電力の削減 – グローバル シャッター カメラにより、モーション アーティファクトやぼやけの問題が排除されます。高い量子効率と優れた近赤外線 (NIR) 感度を備えているため、消費電力が削減され、バッテリー寿命が延長されます。

ロボットビジョンにおけるグローバルシャッターカメラの応用

カメラへのグローバル シャッターの実装には時間がかかる場合がありますが、高速なフレーム レートでより高い解像度が得られます。グローバル シャッターは、高速で移動する物体を捕捉する際に露光と「読み出し」を同時に行うことで画像の歪みが生じないため、わずかに高いレベルの読み出しノイズがイメージングの精度や信頼性に影響を与えないアプリケーションに最適です。

グローバル シャッター センサーは高いフレーム レート、解像度、パフォーマンスを備えているため、ハイエンド マシン ビジョン、航空アプリケーション、産業オートメーション、倉庫ロボットなどのアプリケーションに最適です。ロボットビジョンにおけるグローバルシャッターカメラの主な用途を見てみましょう。

• 航空画像 – ドローンでローリング シャッター センサーを使用すると、画像の歪みが発生します。これは、撮影中に露光時間中にシャッター位置が移動するために起こります。この歪みは精度のレベルに影響します。一方、グローバルシャッターでは、すべてのピクセルが同時に露光を開始および停止するため、この問題は完全に解決されます。そのため、ドローンは速度や動きの制限が少なくなり、歪みのない画像を生成できるようになります。

• ハイエンド マシン ビジョン – CMOS グローバル シャッター ソリューションの活用は、ハイエンド マシン ビジョン アプリケーションに最適です。競争上の利点としては、高解像度、グローバル シャッター、高速フレーム レートなどがあります。グローバル シャッター カメラの高解像度機能により、検査エリア全体を拡大したり、より可視的な詳細を選択したりすることが可能になります。他のセンサーと比較して、グローバル シャッターはエリアまたは詳細において最大 12 倍のゲインを提供します。

• 倉庫ロボット – グローバル シャッター センサーにより、バーコードの正確な読み取りが容易になります。これにより、物体の検出が簡単かつ正確になります。 3D 体積測定を有効にすることで、モーション ブラーをゼロにしながら、消費電力をわずかに抑えながら、高速で移動する物体や遠くにある物体の正確な画像を迅速にキャプチャできます。

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