دوربین هوشمند یا اسمارت کمرا یک سیستم بینایی ماشین است که علاوه بر مدارهای ضبط تصویر، قادر به استخراج اطلاعات خاص از تصاویر گرفته شده، همراه با تولید شرح رویدادها یا تصمیم گیری در سیستم‌های هوشمند و خودکار است. انواع دوربین هوشمند سیستم‌های پردازش تصویری هستند که برای اتوماتیک‌سازی تصمیمات در یک واحد صنعتی طراحی شده‌اند. این دوربین‌های فیلمبرداری یک سنسور تصویر را با یک واحد پردازش پیوند می‌دهند تا مرحله بعدی، یک فرایند مکانیکی را تعیین کند. آنها کوچکتر از سیستم‌های بینایی ماشین کنترل شده توسط کامپیوتر هستند و ممکن است همان ویژگی‌ها یا رابط را نداشته باشند، و همچنین با ذهنیت “تنظیم و فراموش کردن” کار می‌کنند. اکثر دوربین‌های هوشمند داده‌های مبتنی بر تجزیه و تحلیل داخلی را ارائه می‌دهند. دوربین هوشمند از قابلیت منحصر به فرد تجزیه و تحلیل جداگانه تصاویر و برقراری ارتباط این داده‌ها با تنظیم‌کننده‌ها و رابط‌های صنعتی خارجی برخوردار است. این قابلیت اجازه می‌دهد تا اتوماسیون تصمیمات پردازش ساده‌تر انجام شود و ردپای کوچک پردازنده های داخلی (و اغلب بسیار قدرتمند) آنها باعث انعطاف‌پذیری بیشتر از سنسورهای بینایی ماشین می‌شود. غالباً، دوربین هوشمند ابزاری با وضوح استثنایی در یک خط است.
دوربین هوشمند چگونه کار می‌کند؟
می‌خواهیم بدانیم یک دوربین دیجیتال هوشمند واقعا چگونه کار می‌کند و استفاده از آن شامل چه فن‌آوری‌هایی است. سیستم‌های دوربین هوشمند شامل انواع فن‌آوری‌هایی دستگاه‌های متصل به شارژ (CCD) و سنسورهای مکمل اکسید فلزی-نیمه‌رسانا (CMOS) هستند. CCDها فن‌آوری گسترده‌تری در محصولات دوربین‌های هوشمند هستند، اما گسترش و ظرفیت رو به رشد CMOS به محبوبیت سیستم‌های دوربین هوشمند مبتنی بر CMOS کمک چشمگیری کرده است. مزیت اصلی CMOS یکپارچگی و هماهنگی آنها با سیستم‌های سنسوری است، بنابراین دوربین‌ها، پایه و اساس ماشین‌های پیچیده بینایی، نظارت، تصویربرداری حرارتی، تصویربرداری پزشکی و تجهیزات ضبط و آنالیز حرکت هستند. انولع دوربین هوشمند در مقایسه با انواع دیگر دوربین‌ها ظاهری متمایز ندارند، اما اثربخشی بهتری در محیط‌های با نویز زیاد دارند. سنسورهای CCD و CMOS فن‌آوری رایج دوربین‌های هوشمند هستند. قابلیت‌های تصویربرداری یک دوربین هوشمند به سنسورها و قابلیت‌های تشخیص رنگ آن بستگی دارند. با استفاده از متصل کردن چند دوربین هوشمند می‌توان یک سیستم دید یکپارچه ایجاد کرد. دوربین‌های هوشمند از رابط‌های مهم (مانند Camera Link، GigE Vision، USB، FireWire) برای ارسال داده‌ها به اجزای صنعتی و رابط‌های کنترل از راه دور بهره می‌گیرند.
مشخصات فنی یک دوربین هوشمند
در دوربین‌های هوشمند، لنز نقش مهمی را در کیفیت تصویربرداری ایفا می‌کند. لنزها به دقت میدان دید را روی سنسور کوچک و حساس تصویر متمرکز می‌کنند و همچنین هر گونه انحراف نوری را که رخ می‌دهد پاک می‌کند. لنزهای دوربین با توجه به نصب در سبک‌های استاندارد به بازار عرضه می‌شوند.
- لنزهای C-mount دارای فاصله فلنجی 17.5 میلی‌متری هستند و برای دوربین‌های C-mount مورد نیاز هستند.
- لنزهای CS-mount در مقایسه، دارای فاصله 12.5 میلی‌متری از پشت فلنج هستند. این لنزها به دلیل فاصله کانونی کمتری که دارند، نمی‌توانند با دوربین‌های C-mount استفاده شوند.
- S-mount یک چارچوب کوچکتر برای نصب دوربین است که در دستگاه‌هایی مانند دوربین‌های رایانه شخصی و دوربین‌های نصب شده روی برد استفاده می‌شود.
- یک لنز F-mount از یک پایه سرنیزه‌ای استفاده می کند که توسط شرکتNikon استاندارد شده است.
رزولوشن
منظور از رزولوشن تصویر، وضوح کلی تصویر هنگام نمایش است، همانطور که توسط تعداد پیکسل سنسور تصویر تعیین می‌شود. رایج‌ترین محدوده رزولوشن برای دوربین‌های هوشمند، از 640 × 480 تا 1600 × 1200 است. دوربین‌های لاین اسکن، رزولوشن‌های یک خطی مشابهی دارند. به طور کلی، برای کنترل و سریع نگه داشتن پردازش در دوربین‌های هوشمند باید از کمترین وضوح قابل قبول استفاده شود.
نورپردازی
بسیاری از دوربین‌های هوشمند دارای قابلیت تنظیم و کنترل نور، برای اطمینان از روشنایی مناسب هستند. این مشخصه، سیم‌کشی و سخت‌افزار اضافی را کاهش می‌دهد و زمان پردازش تصویر را کوتاه می‌کند.
نرخ فریم (Frame Rate)
دوربین‌های هوشمند دارای سرعت ثبت تصویر 25 تا 35 فریم در ثانیه هستند، اگرچه بسیاری از دوربین‌ها حالت‌های بیش‌تری دارند که قادر به گرفتن 100 فریم در ثانیه هستند. (دوربین های سنسوپارت تا 75 فریم ریت بر ثانیه هستند) اما نرخ فریم نباید از توانایی‌های محاسباتی پردازنده تجاوز کند. این موضوع تنها در دوربین‌های هوشمند مدل‌های قدیمی‌تر وجود دارد، زیرا در مدل‌های جدید پردازنده‌ها بسیار قوی‌تر شده‌اند. در واقع، دوربین‌های هوشمند رایج، سرعت بسیار بالایی دارند.
سرعت شاتر (Shutter)
این مدت زمانی است که نور به سنسور می‌رسد و معمولاً توسط یک شاتر الکترونیکی کنترل می‌شود. مستقیماً میزان نوردهی را همراه با دیافراگم کنترل می‌کنند. دوربین‌های هوشمند معمولی برای داشتن زمان نوردهی از 22 میکرومتر تا 1000 میلی‌ثانیه قابل برنامه‌ریزی هستند. این ویژگی تا حد زیادی به الزامات فرآیندهای سیستم بینایی بستگی دارد. دوربین‌های هوشمند با زمان‌های نوردهی دیگر، حتی آن‌هایی که دوربین‌های سرعت بالا را تقلید می‌کنند، در دسترس هستند.
نصب
بسیاری از دوربین‌های هوشمند دارای سوراخ‌هایی برای نصب انواع پایه‌ها هستند. بدین منظور، معمولاً دو نقطه اتصال برای موقعیت مناسب کافی است. از آن‌جایی که انواع دوربین هوشمند توسط اپراتور نظارت نمی‌شوند، تقریباً هرگز از طرح‌های قاب دستی یا قابل‌حمل استفاده نمی‌کنند. پوشش‌های گرد و غبار، دستکاری و رطوبت می‌توانند عمر دوربین‌های هوشمند را افزایش دهند. معمولاً انواع دوربین هوشمند دارای پوشش با آی پی حفاظتی 65 به بالا هستند.
امکانات دوربین هوشمند
این مشخصات اغلب در اناع دوربین هوشمند اختیاری است، اما بسته به استفاده، کیفیت تصویر و فیلم را افزایش می‌دهند.
- لنزهای اتوماتیک: عملکرد خودکار لنز حالتی است که در آن عدسی لنز به طور خودکار تنظیم می‌شود تا سطح نوری که از قبل تعیین شده است، را دریافت و حفظ کند. علاوه بر این، دوربین‌های دارای حالت لنز خودکار، فوکوس خودکار لنز را فراهم می‌کنند.
- سنسور خنک کننده: سنسورها به طور فعال توسط عنصر Peltier یا روش‌های دیگر خنک می‌شوند. خنک‌کننده نویز جریان تاریک (dark current) را کاهش می‌دهد و حساسیت را بهبود می‌بخشد.
- محافظ لنز: لنز دوربین‌ها در یک محافظ گنبدی شکل ساخته شده از موادی مانند اکریلیک یا پلی‌کربنات تشکیل شده‌اند. به طور معمول، این مواد برای گرفتن تصویر دقیق و تصحیح نوری، استفاده می‌شوند. به طور کلی محافظ لنز، یک محفظه معمولی برای حفاظت دوربین و جلوگیری از دستکاری آن است.
- کنترل بهره: کنترل بهره خودکار (AGC) از مدارهای الکترونیکی برای افزایش سیگنال های ویدئویی در شرایط کم نور استفاده می‌کند. این می‌تواند نویز و متعاقباً دانه‌بندی در تصویر ایجاد کند. به طور معمول، AGC غیرفعال است و مشخصات با خاموش بودن این ویژگی در نظر گرفته می‌شوند.
- تصحیح گاما: گاما یک رابطه غیرخطی بین سطح سیگنال ویدیویی و روشنایی عنصر تصویر بعدی است. تصحیح گاما این غیرخطی بودن را جبران می‌کند تا تصویر را به رنگ واقعی درآورد و در عین حال شدت رنگ را در نواحی پرنور و کم نور اصلاح کند.
- دوربین با سرعت بالا: دوربین‌های پرسرعت تصاویر را با نرخ فریم بالاتری نسبت به یک دوربین معمولی ضبط می‌کنند. پس از ضبط، برای بررسی دقیق‌تر می‌توان تصاویر را با حرکت آهسته پخش می‌کنند. تقریباً تمام دوربین‌های پرسرعت مدرن از نظر طراحی دیجیتالی هستند و قادر به ضبط بیش از 1000 فریم در ثانیه هستند.
- دوربین با نور کم: این دوربین‌ها برای استفاده در موقعیت‌های تاریک که یک دوربین معمولی نمی‌تواند با این سطح نوردهی تصویر بگیرد، قادر به گرفتن تصویر بوده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دوربین‌ها حاوی سنسورهایی هستند که به طور استثنایی از منابع نوری ظریفی برخوردار هستند.
- عملکرد در فضای باز: دوربین‌های هوشمند دارای عملکرد خوبی در فضای باز برای مقاومت در برابر تغییرات دمای بیرون، باران، برف و سایر شرایط آب و هوایی طراحی شده‌اند.
- Pan/Tilt: انواع دوربین هوشمند دارای ویژگی‌های نصب یکپارچه یا اختیاری هستند که حرکت قابل کنترل و چرخش را امکان پذیر می‌کنند.
- اسکن پیشرونده: این قابلیت یک طراحی CCD است که امکان بدست آوردن هر دو میدان زوج و فرد را به طور همزمان فراهم می‌کند. هر پیکسل حاوی اطلاعات یک فریم کامل است. این فن‌آوری وضوح بالا را بدون استفاده از شاتر مکانیکی امکان‌پذیر می‌کند. از دوربین‌های اسکن پیشرونده برای گرفتن تصویر از اجسام با حرکت سریع و اندازه‌گیری دقیق ابعاد استفاده می‌کنند.
- Radiation Hardened: دوربین‌های هوشمند که این ویژگی را دارند، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که سطوح بالای تشعشع را تحمل کنند. این دوربین‌ها را می‌توان در برنامه‌های کاربردی تاسیسات هسته‌ای یا در تحقیقات علمی که دستگاه را در معرض تشعشع قرار می‌گیرد، استفاده کرد.
- عملکرد زیر آب: دوربین هوشمند با قابلیت تصویربرداری در زیر آب، طوری طراحی شده است که در صورت غوطه‌ور شدن کامل در آب کار کند.
- زوم: دوربین هوشمند با قابلیتی طراحی شده است که به دستگاه اجازه می‌دهد از نزدیک بر روی اشیاء دور فوکوس کند. لازم به ذکر است که زوم اپتیکال وضوح بهتری نسبت به زوم دیجیتال دارد.
- ضبط سه بعدی: دوربین‌های هوشمند، قابلیت ضبط تصاویر در سه سطح مجزا را دارند. از این ویژگی می‌توان برای تشخیص عمق اشیا، استفاده کرد.
نرم‌افزارهای کاربردی
دوربین‌های هوشمند برای اندازه‌گیری از راه دور، بازرسی محصول و پردازش، کمی‌سازی، مرتب‌سازی و شناسایی، خواندن بارکد، تشخیص و ارتباط با ربات، و در اتوماسیون بسیاری از صنایع از جمله در مونتاژ خودرو، صنعت داروسازی، بسته‌بندی محصولات و مواد غذایی، کنترل کیفیت و بازررسی خودکار کاربرد دارند. به طور شگفت‌انگیزی، دوربین‌های امنیتی پیشرفته می‌توانند تهدیدها را به طور مستقل شناسایی کرده تا اقدامات لازم انجام شود. امروزه استفاده از دوربین‌های هوشمند بسیار رایج است. شما می‌توانید با سفارش دوربین‌های هوشمند به همراه برنامه‌های کاربردی، کسب و کار خود را از سایر رقبا متمایز کنید. متخصصین ما در شرکت نوین ایلیا صنعت، علاوه بر معرفی و ارائه تجهیزات از برندهای برتر دنیا، نرم‌افزارهای کاربردی را متناسب با دوربین‌های سیستم نظارتی شما تنظیم می‌کنند. بنابراین، توصیه‌های ما موجب می‌شود سیستم انعطاف‌پذیرتر و موثرتری داشته باشید.
معرفی بهترین دوربین‌های CMOS باسلر
باسلر یکی از بهترین تولید‌کنندگان دوربین و تجهیزات بینایی ماشین است. شما می‌توانید برای خرید یا مشاوره درباره محصولات این شرکت با مجموعه نوین ایلیا صنعت و متخصصان آن ارتباط بر‌قرار کنید. در ادامه تعدادی از بهترین دوربین CMOS باسلر را نام خواهیم برد که با نام آنها آشنایی پیدا کنید:
Basler MED ace
Basler Microscopy Pulse
Basler dart
Basler beat
سوالات متداول درباره دوربین هوشمند (اسمارت کمرا)
برترین برندهای دوربین هوشمند کدام هستند؟
- Cognex
- سنسوپارت
- Datalogic
- Omron
- Keyence