¿Qué es un chip de imagen?

Nada funciona sin él: el chip de imagen, también conocido como sensor de imagen, es el elemento central de toda cámara, ya sea en un smartphone, en un sistema de asistencia a vehículos o en una Smart Camera industrial. Convierte la luz en señales eléctricas, haciendo posible el procesamiento de imágenes digitales.

Despiece de la Smart Camera B60 de wenglor con chip de imagen visible en el centro.
Despiece de la Smart Camera B60 - con el chip de imagen expuesto en el centro.

¿Cómo funciona un chip de imagen?

El chip de imagen es un componente electrónico semiconductor que reacciona a la luz. Cuando los fotones -es decir, las partículas de luz- chocan contra el sensor, se convierten en cargas eléctricas mediante el efecto fotoeléctrico. Estas pequeñas diferencias de tensión se leen, digitalizan y combinan para formar una imagen.

Los sensores monocromos se utilizan sobre todo en aplicaciones industriales. Sólo registran información sobre el brillo y, por tanto, ofrecen un contraste y una precisión máximos, con un volumen de datos reducido al mismo tiempo. Esto permite realizar evaluaciones más rápidas y una comunicación de procesos más eficaz.

Los sensores CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico) son los más utilizados en la actualidad. Estos sensores ofrecen numerosas ventajas en comparación con las antiguas tecnologías CCD: menor consumo de energía, mayor velocidad de lectura y formatos más compactos, ideales para uso industrial en Smart Cameras y sensores de visión.

¿De qué depende el tamaño de un chip de imagen?

El tamaño del chip de imagen es un factor decisivo para la calidad de la imagen, la sensibilidad a la luz y el formato de la cámara.
Cuanto mayor sea el sensor, mayor será la superficie disponible para captar la luz, lo que generalmente se traduce en una mayor calidad de imagen. Sin embargo, los sensores más grandes requieren más espacio y suelen ser más caros de fabricar.

Por eso, en el procesamiento de imágenes industrial se utilizan sensores de distintos tamaños, en función de la resolución y el espacio necesarios. Existe una tendencia hacia sensores cada vez más pequeños, ya que las modernas tecnologías de producción compensan cada vez más muchos de los inconvenientes de la miniaturización, como la menor sensibilidad a la luz.

Tamaño del píxel y sensibilidad a la luz

El tamaño del píxel desempeña aquí un papel fundamental:

  • Los píxeles más grandes pueden absorber más luz y ofrecer una mejor relación señal-ruido con poca iluminación o con tiempos de exposición muy cortos.
  • Los píxeles más pequeños permiten resoluciones más altas en un área menor, pero requieren más luz o tiempos de exposición más largos para evitar el mismo ruido de imagen.

Por eso, en las aplicaciones industriales, donde a menudo se requieren tiempos de exposición cortos para procesos rápidos, hay que encontrar un cuidadoso equilibrio entre el número de píxeles y el tamaño del píxel. Sólo la proporción adecuada garantiza un brillo, una precisión y una nitidez de imagen suficientes.

¿Cuándo se utilizan los chips de imagen en color?

En el procesamiento de imágenes industriales, los chips de imágenes en color sólo son necesarios en casos especiales, es decir, cuando las diferencias de color sirven como característica de inspección relevante.

Algunos ejemplos son

  • Detección de etiquetas o marcas de colores
  • Clasificar productos por color
  • Verificación del color para envases o impresión

Los chips de imágenes en color suelen utilizar el llamado patrón de filtro Bayer, que asigna a cada píxel uno de los colores primarios rojo, verde o azul. La imagen en color se compila matemáticamente a partir de estos datos.

El inconveniente:

  • La sensibilidad luminosa efectiva es menor, ya que cada píxel sólo recibe una parte de la luz.
  • Esto también se traduce en un mayor tráfico de datos, que puede repercutir negativamente en el tiempo de procesamiento.

Por eso los sensores monocromos son la norma en el sector: ofrecen mayor sensibilidad, menor ruido y permiten una detección más precisa de bordes y contornos. Los sensores de color sólo se utilizan cuando las sutiles diferencias de color son cruciales para una inspección de calidad.

Una mirada al interior: el chip de imagen de la Smart Camera B60

Dos cámaras inteligentes wenglor B60: una con autofoco y módulo de iluminación activado, la otra con objetivo C mount, para aplicaciones flexibles de procesamiento de imágenes en automatización industrial.
La Smart Camera B60 de wenglor está disponible en dos versiones: con autofoco y módulo de iluminación y con objetivo C mount: máxima flexibilidad para el procesamiento de imágenes industriales.

El chip de imagen de la Smart Camera B60 de wenglor puede reconocerse claramente en una vista en despiece. Está situado directamente detrás de las ópticas y, junto con el procesador, la iluminación y la carcasa, forma el corazón del sistema. Aquí es donde la información óptica se digitaliza en tiempo real y se evalúa inmediatamente: una ventaja decisiva para soluciones de procesamiento de imágenes rápidas, compactas e inteligentes.

Conclusión

El chip de imagen es el vínculo crucial entre las ópticas y el procesamiento de imágenes digitales.
Determina la sensibilidad, precisión y rapidez con que funciona una cámara.

  • Los sensores CMOS monocromos ofrecen la máxima sensibilidad a la luz y velocidad de procesamiento.
  • Los sensores de color proporcionan información adicional para las aplicaciones relacionadas con el color.
  • El tamaño del sensor y la arquitectura de los píxeles influyen en la captación de luz, la resolución y el rango dinámico.

Con chips de imagen CMOS de última generación, las Smart Cameras y sensores de visión de wenglor ofrecen soluciones potentes, compactas y preparadas para el futuro para cualquier reto industrial: desde procesos de alta velocidad hasta inspecciones de calidad precisas.

Autor

Imagen de Max Mustermann

Max Mustermann

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