Днес камерите са навсякъде-от смартфона в джоба ви до хирургическите инструменти в операционната зала. Но зад всяко устройство за изображения стои критичен компонент: модулът на камерата. За фирми, които искат да добавят зрителни възможности към продуктите си-независимо дали това е медицински ендоскоп, промишлен робот или интелигентна система за търговия на дребно-разбирането на това какво всъщност представлява модулът на камерата и как работи е от съществено значение, преди да вземат решения за покупка.
Това ръководство разбива дефиницията, основните компоненти, принципите на работа и ключовите характеристики на модулите на камерата, като ви дава техническата основа за оценка на опциите за вашето конкретно приложение.
Какво представлява модулът на камерата?
Модулът на камерата е компактна интегрирана система, предназначена да улавя оптична информация и да я преобразува в цифрови изображения или видео потоци. За разлика от завършена камера, която купувате в магазин, модулът на камерата е функционален компонент, предназначен за вграждане в по-големи електронни системи-дронове, медицински устройства, индустриално оборудване и интелигентни уреди.
Истинската стойност на модула на камерата се крие в това как балансира оптичното представяне, електронната обработка и физическите ограничения като размер, тегло и консумация на енергия. За производители на оригинално оборудване и доставчици на решения това означава, че можете да добавите визия към продуктите си, без да е необходимо сами да овладявате дизайна на лещи или производството на сензори.
Как работи модулът на камерата?
Превръщането на светлината в цифрово изображение включва няколко стъпки. Разбирането на този процес помага да се осмислят спецификации като разделителна способност, кадрова честота и качество на изображението.
1. Улавяне на светлина
Светлината влиза през обектива, който я фокусира върху сензора за изображения. Свойствата на обектива-фокусното разстояние и зрителното поле-определят каква част от сцената се заснема и от какво разстояние.
2. Преобразуване-в-електричество
Сензорът за изображения (обикновено CMOS чип) съдържа милиони микроскопични фотодиоди, всеки от които измерва интензитета на светлината и го преобразува в електрическо напрежение.
3. Кондициониране на сигнала
Необработените електрически сигнали са аналогови и съдържат шум. Аналогов-към-цифров преобразувател ги трансформира в необработени цифрови данни, представящи изображението.
4. Обработка на изображения
Суровите цифрови данни се нуждаят от работа, за да се превърнат в използваемо изображение. Процесорът на сигнала за изображения се справя с намаляването на шума, баланса на бялото, корекцията на цветовете и изострянето. За много приложения качеството на ISP е толкова важно, колкото и самият сензор.
5. Предаване на данни
Обработеното изображение или видео се изпраща до хост устройството чрез стандартизиран интерфейс-USB, MIPI CSI-2 или GMSL, така че системата да може да показва, анализира или съхранява визуалната информация.
Основните компоненти на модула на камерата
Всеки компонент влияе върху производителността, надеждността и цената на вашия краен продукт.
Сензор за изображение
Сензорът преобразува светлината в електрически сигнали. Повечето съвременни модули използват CMOS сензори, защото предлагат по-бързо отчитане, по-ниска консумация на енергия и по-добра цена от по-старата CCD технология. Основните спецификации включват разделителна способност (мегапиксели), размер на пикселите (микрони) и оптичен формат.
Обектив
Обективът фокусира светлината върху сензора и определя характеристиките на изображението на камерата. Ключовите параметри са фокусно разстояние (определя увеличението и зрителното поле) и бленда (контролира колко светлина влиза). Добрият обектив е от съществено значение за резки изображения и минимално изкривяване.
Процесор на сигнала за изображения
Интернет доставчикът превръща необработените сензорни данни в използваеми изображения. Някои модули интегрират ISP в сензорния чип; други използват отделен процесор. Интернет доставчикът управлява автоматичната-експонация, баланса на бялото и интерполацията на цветовете.
Интерфейс
Интерфейсът определя как модулът се свързва и предава данни. Често срещани опции:
USB: Plug{0}}and-play, идеален за бърза компютърна интеграция. А1080p usb камера модуле често срещан избор за настолни приложения.
MIPI CSI-2: Интерфейс с висока-честотна лента, ниска{1}}енергия за вградени системи. Аmipi csi модул за камераилиmipi модул за камерае стандартен за смартфони и-едноплаткови компютри.
GigE / GMSL: За дълги{0}}разстояния, високо-промишлена и автомобилна употреба.
Механична структура
PCB свързва електрониката и защитен корпус (често стоманен) осигурява издръжливост и понякога водоустойчивост (IP67 рейтинг).
Видове камерни модули по конфигурация
В зависимост от архитектурата на вашата система може да имате нужда от различни форм-фактори.
Сензор-Само модули
Те осигуряват необработен сензорен изход за системи със специална обработка на изображения. Асензорен модул на камератаобикновено изисква хостът да обработва функциите на ISP.
Интегрирани модули за камера
Те включват сензор, обектив и ISP в един пакет, извеждащ готово-за-използване видео. Аcmos модул камерас интегрирана обработка опростява разработката.
Бордови-камери на ниво
Те монтират сензора и поддържащите вериги върху компактна печатна платка за лесно интегриране. Аплатка на модула на камератаможе да включва интерфейсни конектори и регулиране на напрежението.
USB модули за камера
Те интегрират всичко плюс USB интерфейсен чип за директна връзка с компютри. А1080p usb камера модуле популярен за видеоконференции, сканиране на документи и основно машинно зрение.
MIPI модули за камери
Те използват интерфейсния стандарт MIPI CSI-2 за вградени приложения. Аmipi csi модул за камераилиmipi модул за камерае-добрият избор за Raspberry Pi, NVIDIA Jetson и подобни платформи.
Основни характеристики за разширени приложения
Когато избирате модул за промишлена, медицинска или търговска употреба, гледайте отвъд резолюцията.
Ниска-светлинна ефективност
По-големите пиксели, сензорната-осветена технология и доброто намаляване на шума имат значение в тъмна среда.
Глобален затвор
За разлика от ролетния затвор (който сканира ред по ред), глобалният затвор улавя целия кадър наведнъж. Това елиминира замъгляването при движение с бързо-движещи се обекти-, което е от съществено значение за машинното зрение и роботиката.
Висок динамичен обхват
HDR улавя по-широк диапазон на яркост, запазвайки детайлите в сенките и светлите части. Полезно за външни или неравномерно осветени сцени.
Висока честота на кадрите
Повече кадри в секунда (60fps, 120fps) имат значение за анализиране на бързи процеси на производствени линии.
Технология за активно подравняване
Този производствен процес подравнява обектива и сензора точно по шест оси по време на монтажа. Активното подравняване намалява допустимите отклонения, подобрява остротата на изображението в рамката и увеличава последователността на продукцията. Това е отличителен белег за качествено производство.
Изборът на правилния партньор
Модулът на камерата е сложна електро{0}}оптична система. Постигането му правилно изисква опит в оптиката, електрониката и производството. Когато оценявате потенциални партньори, погледнете отвъд спецификациите към техните производствени възможности.
Искрено (SincereFirst)е прекарал над 30 години в разработване и производство на модули за камери. С работилници без прах от клас 10/100 COB-и технология за активно подравняване, те доставят последователни продукти с висока-производителност. Независимо дали изграждате медицинско устройство или система за промишлена инспекция, SincereFirst може да ви помогне да добавите интелигентна визия към вашите иновации. Свържете се с техния екип, за да обсъдите вашите специфични изисквания.
