Nagysebességű kamerák

Mi számít nagy sebességnek?

Egy átlagos kamera jellemzően 30-60 képkockát rögzít másodpercenként, azaz 30-60 fps-sel (frames per second) készíti a felvételeket. Ezzel szemben egy nagysebességű kamera akár több száz, vagy ezer képkockát is tud készíteni egy másodpercen belül. Összehasonlításul, egy 500 fps-sel rögzített videó esetén közel 17 képkocka készül, amíg egy normál kamera egyet készít, 3000 fps esetén pedig már 100 képkocka jut egy 30 fps-es felvétel képkockájára.

A nagysebességű kamerák előnyei

A nagysebességű kamerákkal készített felvételek lehetővé teszik a szintén nagysebességű alkalmazások megfigyelését és elemzését, mivel a nagysebességű készített felvételek normál sebességű visszajátszása esetén egy folyamatos, lassított felvételt kapunk viszont. Nagysebességű kamera használatával lehetőség nyílik a vizsgált mozgások, folyamatok mélyebb megértésére, mert a legapróbb hibák, eltérések is láthatóvá válnak.

Felhasználási területek

A nagysebességű kamerák képességei a gyorsan mozgó gépeket alkalmazó gyártósorok esetében lehetnek kulcsfontosságúak, ahol a normál kamerák nem képesek jó minőségű képeket készíteni. Ilyen részfeladatok sok iparágban előfordulnak, a nagysebességű kamerák használata elterjedt a nyomdaiparban, dohánygyárakban, élelmiszeriparban, fémmegmunkálásban, textiliparban és kutatások területén is.

Milyen felbontásra van szükségem?

Erre a gyakori kérdésre meglehetősen összetett a válasz. A sebesség mellett ugyanis figyelembe kell venni a választott eszköz felbontását is. Ha limitált méretű memória áll csak rendelkezésünkre, akkor érdemes a feladat ellátásához elégséges minimális felbontást választani. Ha a tárhely könnyen bővíthető, akkor is érdemes megfontolni egy alacsonyabb felbontást, hiszen a keletkező fölös adatok feldolgozása, és tárolása plusz terhelésnek teszi ki a rendszert. Ez a nagysebességű kamerák használatánál hatványozottan csökkentheti például a merevlemezek élettartamát.

Milyen kiegészítőkre lesz szükség?

Egy gyorskamerát használó gyártósori minőségbiztosítási rendszer több elemből áll. A nagysebességű kamera mellett szükséges lehet DVR (digital video recorder), optika és megvilágítás is. Nagysebességű kamerából létezik stand-alone kompakt változat is - ami egy minden szükséges kiegészítőt tartalmazó mobil eszköz - azonban ezeknél a típusoknél a rögzítési idő mindössze néhány másodperc.

Ezek közül a DVR és az optika a megszokott gépi látás feladatoknál használthoz nagyon hasonló. Azonban a megvilágítás például speciális kritériumoknak kell, hogy megfeleljen. A rendkívül rövid záridő miatt erős fényt kell biztosítani, hogy a felvételek élesek maradjanak. 1000 fps mellett átlagosan 5,25ször annyi fény szükséges, mint 25 fps-nél.

Ennek biztosítása több szempontból is komoly kihívást jelenthet. Például akkor, ha egy hőérzékeny mintát szeretnénk vizsgálni, amit károsítana a lámpák hője. Ilyen esetekben megoldás lehet, ha fekete-fehér módban használjuk a kamerát, aminek így kevesebb fényre lesz szüksége. 

A nagysebességű felvételeknél használt világítással szemben van még egy elvárás, ami normál sebességnél nem jelentkezik. A rövid záridő miatt a lassított felvételeken látszódik a fényforrások villódzása (flickering jelenség). Épp ezért izzószálas megoldások helyett led lámpákat kell használni.

Stand-alone kamera vagy PC alapú rögzítés?

A fentebb említett két koncepció más-más jellegű problémák megoldására lehet alkalmas.

Stand-alone kamera használata az ideális és kényelmes megoldás, ha a nagysebesség mellett történő meghibásodás:

  • időben kontrollálható (szándékosan előidézhető)
  • a meghibásodás változatos helyeken fordulhat elő
  • a nagysebességű felvételek helyén hálózati áramforrás nem elérhető
  • a nagysebességű ellenőrzést szúrópróba szerűen kívánják használni

A PC alapú rögzítés (gyors, szabványosított interface-en keresztül) akkor ideális választás, ha:

  • egy adott keresztmetszeten a hiba előfordulásának folyamatos felügyelete szükséges
  • hosszabb, egybefüggű felvételek rögzítésére van szükség
  • a nagysebességű kamerát össze kell kapcsolni meglévő felügyeletei rendszerekkel
  • gazdaságos, ipari szabványoknak megfelelő, személyre szabott megoldást fejleszt

Nagysebességű kamerák rögzítési sebességének korlátai

Nagysebességű kameráknál a maximális felvétel sebessége részben a szenzortól, részben pedig a keletkező adatmennyiség rögzíthetőségétől függ. Jelenleg utóbbi jelenti a legtöbb nagysbességű kamera számára a korlátot. A másodpercenként keletkező adat mennyisége a másodpercenként készült frame-ek számának és egy frame méretének (ami egyenesen arányos a kép felbontásával) a szorzatából adódik. Ezzel az eljárással a külnböző interface-ek használata esetében jól közelíthető a maximális sebesség, amennyiben a szenzor sebessége nincs korlátozva. A legtöbb kamera modell esetében a felbontás a maximum értékig szabadon változtható (nem csak előre beállított kombinációk megengedettek, beállítás során el lehet térni a szokásos képarányoktól és felbontásoktól is).

Maximális adatmennyiség és sebesség a különböző interface-ek és felbontások esetén

Interface Max. adatátvitel Sebesség VGA (640x480; 8 bit) Sebesség Full HD (1920x1080; 8 bit)
GigE 125 MB/s 384 fps 60 fps
USB 3.0 350 MB/s 1 075 fps 169 fps
Camera Link 850 MB/s 2 611 fps 410 fps
Stand-alone 1 275 MB/s 3 915 fps 580 fps
Coaxpress (CXP-6) 6 400 MB/s 19 660 fps 3 090 fps

 

PC alapú nagysebességű felvétel rögzítéséhez a elsősorban az egyes Basler ace és beat modelleket, különleges igények esetén pedig a Mega Speed család PC-hez való eszközeit javasoljuk.

Stand-alone nagysebességű kamera porfólionkat a Mega Speed kamerák mobil eszközeinél találhatja meg.

Érdeklődés, vagy kérdés esetén lépjen kapcsolatba velünk elérhetőségeink egyikén!