Controllo I/O: Trigger hardware per telecamere e illuminatori Machine Vision
Gaspar van Elmbt
Le Telecamere industriali per machine vision sono progettate per garantire precisione, velocità e affidabilità. Per massimizzare le prestazioni, anche il sistema di trigger esterno deve essere altrettanto robusto. Questa guida spiega come effettuare il ‘hardware trigger’ di una Telecamera per machine vision utilizzando un sensore di trigger, sincronizzare più Telecamere e attivare l’illuminazione esterna per machine vision.
Table of contents
1. Come funziona il triggering hardware
Quando è richiesta un'operatività rapida e precisa, il sensore di trigger deve reagire istantaneamente. Funziona modificando la tensione su determinati pin del connettore I/O della Telecamera, segnalando alla Telecamera di acquisire un'immagine.
Tipi di segnale di trigger: fronte di salita vs. fronte di discesa
- Fronte di salita: la tensione passa da bassa ad alta, attivando un evento.
- Fronte di discesa: la tensione passa da alta a bassa, attivando un evento.
Utilizzando il rilevamento dei bordi, la Telecamera può rispondere rapidamente e con precisione ai segnali di trigger.
2. Configurare una Telecamera Machine Vision per accettare trigger hardware
Fase 1: Attivare la modalità Trigger
Utilizzando il software Galaxy SDK, collegarsi alla Telecamera e impostare:
TriggerMode = On
Fase 2: Seleziona la sorgente di trigger
Trigger software → Attiva premendo il pulsante TriggerSoftware.
Trigger hardware → Seleziona la linea di ingresso su cui verrà ricevuto il trigger, ad esempio, line0.
Passaggio 3: Ottimizza le impostazioni del trigger
Ottimizza la risposta del trigger regolando parametri quali:
- Fronte di salita / Fronte di discesa – Definisce il metodo di attivazione del trigger.
- Ritardo di trigger – Regola il tempo tra il segnale e l'acquisizione.
- Filtri di trigger – Riduce le interferenze indesiderate.
3. Collegamento di un sensore di trigger a una Telecamera Machine Vision
Esempio: utilizzo di un sensore retro-riflettente
In questa configurazione, un sensore fotoelettrico retro-riflettente (S100-PR-5-C10-PK) rileva gli oggetti e invia un segnale di trigger alla Telecamera. Quando un oggetto interrompe il fascio di luce riflessa dal sensore, il pin di ingresso della Telecamera riceve alimentazione, attivando l'acquisizione dell'immagine.
Esempio: utilizzo di un pedale a pedale
Un pedale (FS-01) o qualsiasi interruttore analogico a levetta (circuito aperto/chiuso) può essere utilizzato anche come trigger. Premendo il pedale si chiude il circuito, inviando un segnale alla Telecamera.
4. Utilizzo di una Telecamera Machine Vision per attivare una luce stroboscopica
Per attivare una sorgente luminosa, assegnare la funzione strobe della Telecamera a una delle sue linee di uscita:
Definire Line1 come uscita
Impostare LineSource = Strobe
Quando la Telecamera è pronta a catturare la luce, l’uscita strobe invierà un segnale ad alta tensione. Il segnale rimarrà basso quando nessuno o solo una parte dei pixel è pronta a catturare la luce.
Considerazioni per Global vs. Rolling Shutter Telecamere
Global Shutter: Tutti i pixel catturano la luce simultaneamente.
Rolling Shutter: I pixel catturano in sequenza; il segnale strobe si attiverà dopo 1/framerate (ad es., 50 FPS → 20ms di ritardo).
Per le rolling shutter Telecamere, il segnale strobe funzionerà solo quando il tempo di esposizione è superiore a 1/framerate. Consultare QuickStart: 5 passaggi per attivare un LED da una Telecamera Visione utilizzando un controller strobe per ulteriori informazioni.
5. Sincronizzazione di più telecamere (configurazione master/slave)
Esempio di attivazione master-slave della Telecamera
Di seguito è riportato un esempio di Telecamera master attivata da un sensore fotocellula, con una Telecamera slave sincronizzata alla master.
Quando il sensore di trigger viene attivato, emette un segnale ad alta tensione, facendo sì che anche il Pin 1 della Telecamera master vada alto.
Non appena viene rilevato un fronte di salita sul Pin 1 della Telecamera master, la Telecamera apre la connessione tra il Pin 7 e il Pin 8 una volta che tutti i pixel sono pronti a catturare la luce. Per impostazione predefinita, i Pin 7 e 8 sono normalmente chiusi (NC).
Comportamento elettrico:
Quando i Pin 7 e 8 sono chiusi:
La tensione su entrambi i pin è bassa e quindi anche il Pin 1 della Telecamera slave rimane basso.
Quindi la corrente fluisce dall'alimentatore da 24V, attraverso una resistenza da 1K (per il limitatore di corrente), poi attraverso il Pin 8 e il Pin 7 della Telecamera master, ritornando alla massa dell'alimentatore.
Quando i Pin 7 e 8 sono aperti:
La tensione sul Pin 7 rimane bassa, mentre il Pin 8 della Telecamera master va alto. Di conseguenza, anche il Pin 1 della Telecamera slave va alto.
La corrente ora fluisce dall'alimentatore da 24V, attraverso la resistenza da 1K, poi attraverso il Pin 1 della Telecamera slave e infine ritorna alla massa dell'alimentatore tramite il Pin 3 della Telecamera slave.
6. Attivazione di un controller stroboscopico con una Telecamera Machine Vision
Una Telecamera per visione artificiale può anche essere utilizzata per attivare una sorgente luminosa esterna tramite un controller stroboscopico. Maggiori informazioni sono disponibili qui.
In questa configurazione:
· La Telecamera genera un segnale di trigger durante l’acquisizione di un’immagine. Questo segnale viene inviato al controller stroboscopico.
· Al ricevimento del trigger, il controller stroboscopico alimenta la luce LED. L’uscita stroboscopica fornisce un segnale ad alta tensione quando tutti i pixel delle Telecamere sono pronti a catturare la luce. (Per una Telecamera con global shutter, tutti i pixel sono pronti simultaneamente. Per Telecamere con Rolling shutter, c’è un ritardo di circa 1/framerate prima che tutti i pixel siano pronti.
· La luce LED è collegata all’uscita del controller stroboscopico.
· Un pedale analogico è anch’esso collegato all’ingresso della Telecamera. Questo consente l’attivazione manuale della Telecamera, che a sua volta attiva la sorgente luminosa.
7. Configurazioni delle porte I/O e considerazioni sulla tensione
Quando si integra una Telecamera industriale per machine vision, è importante notare le differenze tra i pinout delle Telecamere GigE e USB3:
- Telecamere GigE: Offrono la possibilità di essere alimentate tramite il connettore I/O
- Telecamere USB3: Si affidano sempre alla tensione del bus USB per l'alimentazione e non possono essere alimentate tramite il connettore I/O.
Questa distinzione non influisce sugli schemi per l'attivazione della Telecamera, ma è essenziale quando si pianifica la configurazione dell'alimentazione per il proprio sistema.
Collegamento del cavo di trigger
Per collegare un cavo di trigger alla tua Telecamera, consulta i manuali MER2 GigE Camera I/O e MER2 USB3 Camera I/O. Puoi scaricarli dalla nostra Pagina Download.
8. Funzioni di trigger avanzate
Si consiglia di utilizzare la Linea 0 come ingresso Telecamera e la Linea 1 come uscita Telecamera. Queste linee sono isolate otticamente, garantendo maggiore affidabilità e immunità al rumore.
Specifiche di tensione: per Linea 0 e Linea 1 (isolamento ottico)
- Livello logico 0 (Nessuna azione): 0V – +2,5V
- Livello logico 1 (Azione attivata): +5V – +24V
Intervallo di corrente: 7mA – 25mA | Si consiglia una resistenza limitatrice di corrente per tensioni superiori a 9V.
Specifiche di tensione: per Linea 2 e Linea 3
Per funzionalità estese (se è necessario disporre di più ingressi/uscite), Linea 2 e Linea 3 possono essere configurate sia come ingressi che come uscite.
- Livello logico 0 (Nessuna azione): 0V – +0,6V
- Livello logico 1 (Azione attivata): +1,9V – +24V
Nota: Quando si configura la Linea 2/3 come ingresso, evitare resistenze di pull-down superiori a 1KΩ, poiché potrebbero causare una tensione di ingresso superiore a 0,6V, impedendo il corretto rilevamento del livello logico 0. Per evitare danni ai pin GPIO, collegare sempre prima il pin GND prima di alimentare la Linea 2/3.
9. Funzionalità di trigger aggiuntive
Il triggering hardware offre diverse funzionalità e opzioni per migliorare l'affidabilità e la precisione del tuo sistema Telecamera:
- Ritardo sul fronte di salita/discesa: Definisce il tempo necessario affinché la Telecamera confermi che è stato ricevuto un segnale di trigger valido.
- Attesa trigger frame: Garantisce che l'uscita della Telecamera rimanga alta fino a quando non è pronta a ricevere il successivo trigger hardware. Questa impostazione consente la massima frequenza di trigger possibile.
- Debouncer di ingresso: Filtra gli impulsi di breve durata impostando una durata minima valida del segnale sia per il fronte di salita che per quello di discesa. Questo aiuta a eliminare i falsi trigger causati dal rumore.
- Ritardo trigger: Introduce un ritardo definito tra il momento in cui un trigger viene confermato e quando la Telecamera esegue l'azione di trigger.
- Invertitore di ingresso: Consente agli utenti di invertire la logica del segnale di ingresso configurando l'impostazione “LineInverter”.
10. Funzioni I/O personalizzabili e supporto RS232
Se la tua applicazione con Telecamera industriale richiede funzioni I/O personalizzabili, come l'utilizzo di GPIO per la comunicazione RS232
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