¿Qué es una Smart Camera?
Las Smart Cameras combinan la captura y la evaluación de imágenes en una sola carcasa. A menudo, la óptica y la iluminación no están integradas de forma fija y se pueden configurar individualmente. De este modo, se obtiene una variedad de aplicaciones comparable a la de un sistema de visión convencional basado en PC. Las cámaras inteligentes suelen tener un entorno de software que puede variar desde paquetes de software sencillos hasta paquetes de software extensos, comparables a programas de procesamiento de imágenes complejos.
¿Cómo funciona una Smart Camera?
Las Smart Cameras se caracterizan por combinar la captura y la evaluación de imágenes en una carcasa compacta y robusta. Mediante el procesador integrado se procesan internamente los datos de imagen en bruto registrados, lo que permite una emisión directa de los resultados (p. ej., pieza correcta/pieza defectuosa). En combinación con un potente software, se consigue resolver las más diversas tareas. Normalmente, el acceso al equipo se realiza a través de una interfaz Ethernet, y la aplicación se crea a través de una interfaz de usuario gráfica. Al combinar hardware inteligente con un potente software, en parte incluso con la posibilidad de programación personalizada, los usuarios obtienen una solución de alto rendimiento para su aplicación. La Smart Camera como solución completa simplifica considerablemente la configuración de un proyecto de procesamiento de imágenes.
¿En qué se diferencian las Smart Cameras y los sensores de visión?
La distinción entre los sensores de visión y las Smart Cameras no siempre es clara, ya que la transición es fluida.
¿Qué es un sensor de visión?
Los sensores de visión son formas constructivas especialmente compactas cuyos sistemas, además de la iluminación, ya cuentan con una óptica adecuada. Por lo general, los sensores de visión tienen una resolución y una potencia de cálculo limitadas, y están adaptados de forma óptima a una aplicación determinada. El software también se puede configurar rápidamente sin necesidad de conocimientos especiales en el procesamiento de imágenes industrial. Cada vez se utilizan más redes neuronales previamente entrenadas que permiten al usuario clasificaciones sencillas de bueno/malo utilizando menos imágenes de referencia. Los campos de aplicación suelen limitarse a tareas sencillas de identificación, controles de presencia y aplicaciones de medición sencillas.¿Cuándo se utilizan cámaras con C mount y cuándo con autofoco?
La óptica de una cámara define el campo visual resultante a una distancia de trabajo dada. En la mayoría de las aplicaciones de procesamiento de imágenes industriales, estos parámetros están prescritos de forma fija por el tamaño conocido del objeto y la situación de montaje. Por lo tanto, aquí se utilizan lentes C mount. La selección de la lente correcta se basa en la distancia de trabajo, el tamaño del objeto y el tamaño del sensor. La calculadora de visión sirve de ayuda en este proceso.
Si al menos uno de los parámetros ópticos básicos es variable, el foco debe adaptarse lo antes posible a este cambio. Los dispositivos con autofoco permiten programar diferentes posiciones de enfoque. Por ejemplo, se requiere una cámara con autofoco cuando se inspeccionan envases de diferentes tamaños, debido a las diferentes distancias de trabajo.
Si al menos uno de los parámetros ópticos básicos es variable, el foco debe adaptarse lo antes posible a este cambio. Los dispositivos con autofoco permiten programar diferentes posiciones de enfoque. Por ejemplo, se requiere una cámara con autofoco cuando se inspeccionan envases de diferentes tamaños, debido a las diferentes distancias de trabajo.
Smart Cameras con C mount
Smart Cameras con autofoco
¿Cómo funciona un autofoco?
Los dispositivos con autofoco proporcionan imágenes de alta resolución con el ajuste automático de su foco en áreas seleccionadas de la imagen, incluso con distancias cambiantes. Básicamente, se distingue entre tecnología mecánica y tecnología basada en software. El autofoco mecánico incluye tecnologías con motor, lente líquida o con autofoco piezoeléctrico, mientras que el software diferencia entre autofoco de contraste y de fase.
Modos de funcionamiento mecánico
El autofoco clásico se basa en el uso de un motor que mueve las lentes del objetivo.
Esta forma de autofoco utiliza una lente líquida que se deforma bajo presión. El líquido se controla mediante un electroimán que lo atrae o repele. Esto mueve la lente del objetivo.
El autofoco piezoeléctrico se basa en el efecto piezoeléctrico. Los materiales piezoeléctricos tienen la propiedad de deformarse cuando se aplica tensión eléctrica. Sin embargo, también pueden generar tensión eléctrica si se estiran o comprimen. En el caso del autofoco, el efecto piezoeléctrico se utiliza para mover las lentes del objetivo.
Modos de funcionamiento basado en software
La mayoría de las cámaras compactas utilizan el autofoco automático de contraste. La medición de la nitidez se realiza mediante el sensor de imágenes, que analiza las diferencias de brillo y color. La lente se ajusta hasta que se alcanza la nitidez óptima. Por lo tanto, el autofoco de contraste siempre sobremodula ligeramente para volver a retroceder; es decir, mueve la lente en un sentido y en el otro.
El autofoco de fase se utiliza principalmente en la fotografía, donde la medición de la nitidez se realiza mediante el sensor AF. Con la ayuda de sensores lineales y transversales, el sensor realiza un cálculo muy complicado. A partir de los ángulos y las distancias, se calcula en qué dirección y hasta qué punto se debe ajustar la lente. Con el autofoco de fase se suprime el desplazamiento de la lente hacia adelante y hacia atrás.
¿Qué tecnología se adapta mejor a la aplicación? Las diferencias de un vistazo
| Autofoco piezoeléctrico | Autofoco clásico (motor) | |
|---|---|---|
| Velocidad |
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| Exactitud |
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| Independencia de la temperatura | |
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| Ajuste silencioso |
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Velocidad
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Autofoco piezoeléctrico
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Autofoco clásico (motor)
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Exactitud
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Autofoco piezoeléctrico
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Autofoco clásico (motor)
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Independencia de la temperatura
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Autofoco piezoeléctrico
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Autofoco clásico (motor)
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Ajuste silencioso
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Autofoco piezoeléctrico
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Autofoco clásico (motor)
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¿Qué significa iluminación integrada?
La iluminación es esencial cuando se utilizan Smart Cameras y sensores de visión. Para compensar una luz ambiental débil o no homogénea, las Smart Cameras y los sensores de visión con autofoco suelen estar equipados con iluminación integrada. Los módulos de iluminación, a menudo intercambiables, se pueden sustituir directamente sobre el terreno en función de la aplicación. Por lo general, se trata de luz incidente, ya que la iluminación integrada no se puede orientar de forma variable hacia la cámara. Para crear situaciones de iluminación lo más homogéneas posible sin reflejos, en algunos modelos se pueden controlar segmentos individuales por separado. Esto permite la simulación de diferentes ángulos de iluminación, especialmente con distancias de trabajo cortas, lo que proporciona una exposición difusa o la extracción de características específicas. Con distancias de trabajo mayores y en aplicaciones de luz transmitida, a menudo se utiliza tecnología de iluminación externa.
¿Qué resolución es la adecuada para cada aplicación?
0,4 megapíxeles (VGA)
Aplicaciones sencillas, p. ej.: controles de presencia, etc.
1,6 megapíxeles
Controles de montaje, reconocimiento óptico de caracteres, etc.
5 megapíxeles
Aplicaciones que requieren una gran exactitud, como mediciones, inspecciones, etc.
≥ 12 megapíxeles
Inspecciones de alta precisión
¿Qué es un chip de imagen?
El chip de imagen (o también sensor de imagen) es un componente electrónico que reacciona de forma sensible a la luz. La luz entrante (fotones) se convierte en carga eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico. En la industria, los sensores monocromáticos se utilizan principalmente porque generan menos tráfico de datos. En la mayoría de los casos, se trata de semiconductores de óxido metálico complementarios o, abreviado, sensores CMOS.
¿De qué depende el tamaño de un chip de imagen?
Los sensores para el procesamiento de imágenes industriales están disponibles en diferentes tamaños en función de la resolución. Cuanto más grande, mejor técnicamente, aunque menos práctico para cámaras compactas con espacio limitado. Debido a unos procesos de fabricación cada vez mejores que minimizan las desventajas de los chips de imagen más pequeños, el mercado tiende a ofrecer sensores cada vez más pequeños. Si el chip de imagen es más pequeño, quedará a su vez menos espacio para cada uno de los píxeles. Cuanto más grande sea un píxel individual, más luz podrá absorber y menos luz tendrá que alimentarse a la aplicación. Dado que en el procesamiento de imágenes los tiempos de exposición suelen ser cortos (p. ej. en aplicaciones dinámicas rápidas) se debe prestar especial atención al equilibrio entre el número y el tamaño de los píxeles.¿Cuándo se utilizan los chips de imagen en color?
El uso de una cámara en color, es decir, una cámara con chip de imagen en color, será necesario en el menor número de casos. Se recomienda trabajar con chips de imagen en color solo cuando es necesario detectar características a través de pequeñas diferencias de color. Esto se debe a que los sensores monocromáticos presentan una sensibilidad a la luz mucho mayor que los chips de imagen en color y, gracias al menor tráfico de datos, tienen un efecto positivo en el tiempo de proceso.
