Kaj je slikovni čip?

Nič ne deluje brez njega: Slikovni čip , imenovan tudi slikovni senzor , je osrednji element vsake kamere – pa naj bo to v pametnem telefonu, sistemu za pomoč vozniku ali industrijski pametni kameri. Pretvarja svetlobo v električne signale, s čimer sploh omogoča digitalno obdelavo slik.

Razstavljen pogled na pametno kamero Wenglor B60 s centralno vidnim slikovnim čipom.
Razstavljen pogled pametne kamere B60 – s slikovnim čipom, izpostavljenim na sredini.

Kako deluje slikovni čip?

Slikovni čip je elektronska polprevodniška komponenta , ki reagira na svetlobo. Ko fotoni – tj. svetlobni delci – zadenejo senzor, se zaradi fotoelektričnega učinka pretvorijo v električne naboje. Te drobne napetostne razlike se nato preberejo, digitalizirajo in sestavijo v sliko.

V industrijskih aplikacijah se uporabljajo pretežno enobarvni senzorji . Zajemajo le podatke o svetlosti, s čimer zagotavljajo največji kontrast in natančnost – hkrati pa zmanjšujejo količino podatkov. To omogoča hitrejše vrednotenje in učinkovitejšo komunikacijo v procesu .

Danes so najpogosteje uporabljeni CMOS (komplementarni kovinsko-oksidni polprevodniški) senzorji . V primerjavi s starejšimi CCD tehnologijami ti senzorji ponujajo številne prednosti: manjšo porabo energije, večjo hitrost odčitavanja in bolj kompaktno zasnovo – idealno za industrijsko uporabo v pametnih kamerah in vidnih senzorjih.

Kaj določa velikost slikovnega čipa?

Velikost slikovnega čipa je ključni dejavnik za kakovost slike, svetlobno občutljivost in zasnovo fotoaparata.
Večji kot je senzor, večja površina je na voljo za zajemanje svetlobe – kar običajno vodi do višje kakovosti slike . Vendar pa večji senzorji zahtevajo več prostora in so pogosto dražji za izdelavo.

Pri industrijski obdelavi slik se uporabljajo senzorji različnih velikosti, odvisno od ločljivosti in prostorskih zahtev . Trend se premika k vedno manjšim senzorjem , saj sodobne proizvodne tehnologije vse bolj kompenzirajo številne pomanjkljivosti miniaturizacije – kot je zmanjšana svetlobna občutljivost.

Velikost slikovnih pik in občutljivost na svetlobo

Velikost piksla igra pri tem osrednjo vlogo:

  • Večji slikovni elementi lahko zajamejo več svetlobe in zagotovijo boljše razmerje med signalom in šumom pri šibki svetlobi ali zelo kratkih časih osvetlitve.
  • Manjši slikovni piki omogočajo višje ločljivosti na manjšem območju, vendar zahtevajo več svetlobe ali daljše čase osvetlitve, da se izognemo enakemu šumu slike.

V industrijskih aplikacijah, kjer so za hitre procese pogosto potrebni kratki časi osvetlitve , je treba skrbno najti ravnovesje med številom slikovnih pik in njihovo velikostjo . Le pravilno razmerje zagotavlja zadostno svetlost, natančnost in ostrino slike.

Kdaj bodo uporabljeni barvni slikovni čipi?

Pri industrijski obdelavi slik so barvni slikovni čipi potrebni le v posebnih primerih – in sicer kadar barvne razlike služijo kot ustrezno merilo za pregled .

Primeri vključujejo:

  • Prepoznavanje barvnih nalepk ali oznak
  • Razvrščanje izdelkov po barvi
  • Preverjanje barv za embalažo ali tisk

Barvni slikovni čipi običajno uporabljajo tako imenovani Bayerjev filter , ki vsakemu slikovnemu elementu dodeli eno od primarnih barv: rdečo, zeleno ali modro. Iz teh podatkov se nato računalniško sestavi barvna slika.

Slabost:

  • Učinkovita svetlobna občutljivost je nižja , saj vsaka slikovna pika prejme le del svetlobe.
  • Poleg tega to povzroči povečan podatkovni promet , kar lahko negativno vpliva na čas obdelave .

Zato so monokromatski senzorji standard v industriji – ponujajo večjo občutljivost, nižji šum in omogočajo natančnejše zaznavanje robov in kontur. Barvni senzorji se uporabljajo le, kadar so subtilne barvne razlike ključne za nadzor kakovosti.

Pogled v notranjost: Slikovni čip v pametni kameri B60

Dve pametni kameri Wenglor B60: ena z avtomatskim ostrenjem in modulom za aktiviranje osvetlitve, druga z objektivom C-mount – za prilagodljive aplikacije obdelave slik v industrijski avtomatizaciji.
Pametna kamera Wenglor B60 je na voljo v dveh različicah: z modulom za samodejno ostrenje in osvetlitev ter z objektivom C-mount – maksimalna prilagodljivost za industrijsko obdelavo slik.

Slikovni čip v pametni kameri wenglor B60 je jasno viden na razstavljenem diagramu . Nahaja se neposredno za objektivom in skupaj s procesorjem, osvetlitvijo in ohišjem tvori srce sistema. Tu se optične informacije digitalizirajo in takoj ovrednotijo ​​v realnem času – ključna prednost za hitre, kompaktne in inteligentne rešitve za obdelavo slik .

Zaključek

Slikovni čip je ključna povezava med optiko in digitalno obdelavo slik.
Določa, kako občutljiva , natančna in hitra je kamera.

  • Enobarvni CMOS senzorji ponujajo najvišjo svetlobno občutljivost in hitrost obdelave.
  • Barvni senzorji zagotavljajo dodatne informacije v aplikacijah, povezanih z barvami.
  • Velikost senzorja in arhitektura slikovnih pik vplivata na zajem svetlobe, ločljivost in dinamični razpon.

Z najsodobnejšimi slikovnimi čipi CMOS ponuja wenglor s svojimi pametnimi kamerami in vidnimi senzorji zmogljive, kompaktne in na prihodnost pripravljene rešitve za vse industrijske izzive – od visokohitrostnih procesov do natančnega pregleda kakovosti.

Avtor

Picture of Max Mustermann

Max Mustermann

Naziv delovnega mesta