Sterowanie I/O: wyzwalanie sprzętowe dla kamer i oświetlenia do widzenia maszynowego
Przemysłowe kamery wizyjne są projektowane z myślą o precyzji, szybkości i niezawodności. Aby zmaksymalizować wydajność, zewnętrzny system wyzwalania musi być równie niezawodny. Ten przewodnik wyjaśnia, jak sprzętowo wyzwalać kamerę wizyjną za pomocą czujnika wyzwalającego, synchronizować wiele kamer oraz wyzwalać zewnętrzne oświetlenie do systemów wizyjnych.
1. Jak działa wyzwalanie sprzętowe
Gdy wymagana jest szybka i dokładna praca, czujnik wyzwalania musi reagować natychmiast. Działa poprzez zmianę napięcia na określonych pinach złącza I/O kamery, sygnalizując kamerze wykonanie obrazu.
Typy sygnałów wyzwalania: zbocze narastające a zbocze opadające
- Zbocze narastające: napięcie zmienia się z niskiego na wysokie, wyzwalając zdarzenie.
- Zbocze opadające: napięcie zmienia się z wysokiego na niskie, wyzwalając zdarzenie.
Dzięki zastosowaniu detekcji zbocza kamera może szybko i dokładnie reagować na sygnały wyzwalania.
2. Konfigurowanie Kamery Widzenia maszynowego do obsługi wyzwalaczy sprzętowych
Krok 1: Aktywuj tryb wyzwalania
Korzystając z oprogramowania Galaxy SDK, połącz się z kamerą i ustaw:
TriggerMode = On
Krok 2: Wybierz źródło wyzwalania
Wyzwalanie programowe → Wyzwalanie poprzez naciśnięcie przycisku TriggerSoftware.
Wyzwalanie sprzętowe → Wybierz linię wejściową, na której zostanie odebrany sygnał wyzwalający, np. line0.
Krok 3: Optymalizacja ustawień wyzwalania
Popraw reakcję na wyzwalanie, dostosowując parametry takie jak:
- Zbocze narastające / zbocze opadające – Definiuje metodę aktywacji wyzwalania.
- Opóźnienie wyzwalania – Dostosowuje czas między sygnałem a przechwyceniem obrazu.
- Filtry wyzwalania – Redukują niepożądane zakłócenia szumowe.
3. Podłączanie czujnika wyzwalającego do kamery widzenia maszynowego
Przykład: Użycie czujnika retrorefleksyjnego
W tej konfiguracji czujnik fotoelektryczny retrorefleksyjny (S100-PR-5-C10-PK) wykrywa obiekty i wysyła sygnał wyzwalania do kamery. Gdy obiekt przerywa odbitą wiązkę światła czujnika, pin wejściowy kamery otrzymuje zasilanie, wyzwalając rejestrację obrazu.
Przykład: Użycie przełącznika nożnego
Przełącznik nożny (FS-01) lub dowolny analogowy przełącznik bistabilny (obwód otwarty/zamknięty) może być również używany do wyzwalania. Naciśnięcie pedału zamyka obwód, wysyłając sygnał do kamery.
4. Użycie Kamery Widzenia maszynowego do wyzwalania światła stroboskopowego
Aby wyzwolić źródło światła, przypisz funkcję stroboskopu kamery do jednej z jej linii wyjściowych:
Zdefiniuj Line1 jako wyjście
Ustaw LineSource = Strobe
Gdy kamera jest gotowa do rejestracji światła, wyjście stroboskopu wyśle sygnał wysokiego napięcia. Sygnał pozostanie w stanie niskim, gdy żaden lub tylko część pikseli nie jest gotowa do rejestracji światła.
Uwagi dotyczące Kamer z migawką Globalna i Krocząca
Globalna Migawka: Wszystkie piksele rejestrują światło jednocześnie.
Krocząca Migawka: Piksele rejestrują sekwencyjnie; sygnał stroboskopu aktywuje się po 1/framerate (np. 50 FPS → opóźnienie 20ms).
W przypadku kamer z rolling shutter sygnał stroboskopu będzie działał tylko wtedy, gdy czas ekspozycji jest dłuższy niż 1/framerate. Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się z QuickStart: 5 kroków do wyzwalania LED z Kamera Vision przy użyciu kontrolera stroboskopu .
5. Synchronizacja wielu kamer (konfiguracja Master/Slave)
Przykład wyzwalania kamer w konfiguracji Master-Slave
Poniżej przedstawiono przykład kamery master wyzwalanej przez czujnik fotokomórki, z kamerą slave zsynchronizowaną z kamerą master.
Gdy czujnik wyzwalający zostanie aktywowany, generuje sygnał wysokiego napięcia, powodując również przejście Pinu 1 kamery master w stan wysoki.
Gdy tylko na Pinie 1 kamery master zostanie wykryte zbocze narastające, kamera otwiera połączenie między Pinem 7 a Pinem 8, gdy wszystkie piksele są gotowe do rejestracji światła. Domyślnie Piny 7 i 8 są normalnie zwarte (NC).
Zachowanie elektryczne:
Gdy piny 7 i 8 są zwarte:
Napięcie na obu pinach jest niskie, dlatego pin 1 kamery podrzędnej również pozostaje w stanie niskim.
Następnie prąd płynie z zasilacza 24V przez rezystor 1K (w celu ograniczenia prądu), następnie przez pin 8 i pin 7 kamery nadrzędnej, wracając do masy zasilacza.
Gdy piny 7 i 8 są rozwarte:
Napięcie na pinie 7 pozostaje niskie, natomiast pin 8 kamery nadrzędnej przechodzi w stan wysoki. W konsekwencji pin 1 kamery podrzędnej również przechodzi w stan wysoki.
Prąd płynie teraz z zasilacza 24V przez rezystor 1K, następnie przez pin 1 kamery podrzędnej, a na końcu wraca do masy zasilacza przez pin 3 kamery podrzędnej.
6. Wyzwalanie kontrolera stroboskopowego za pomocą kamery widzenia maszynowego
Kamera vision może również służyć do wyzwalania zewnętrznego źródła światła za pośrednictwem kontrolera stroboskopu. Więcej informacji można znaleźć tutaj.
W tej konfiguracji:
· Kamera generuje sygnał wyzwalania podczas rejestrowania obrazu. Sygnał ten jest przesyłany do kontrolera stroboskopu.
· Po otrzymaniu sygnału wyzwalania kontroler stroboskopu zasila oświetlenie LED. Wyjście stroboskopu zapewnia sygnał wysokiego napięcia, gdy wszystkie piksele kamer są gotowe do rejestrowania światła. (W przypadku kamery z migawką globalną wszystkie piksele są gotowe jednocześnie. W przypadku kamer z Kroczącą migawką występuje opóźnienie wynoszące około 1/framerate, zanim wszystkie piksele będą gotowe.
· Oświetlenie LED jest podłączone do wyjścia kontrolera stroboskopu.
· Analogowy przełącznik nożny jest również podłączony do wejścia kamery. Umożliwia to ręczne wyzwalanie kamery, co z kolei wyzwala źródło światła.
7. Konfiguracje portów I/O i kwestie dotyczące napięcia
Podczas integracji przemysłowej kamery wizyjnej należy zwrócić uwagę na różnice między wyprowadzeniami pinów kamer GigE i USB3:
- Kamery GigE: Umożliwiają zasilanie przez złącze I/O
- Kamery USB3: Zawsze korzystają z napięcia magistrali USB do zasilania i nie mogą być zasilane przez złącze I/O.
To rozróżnienie nie wpływa na schematy wyzwalania kamery, ale jest istotne podczas planowania konfiguracji zasilania systemu.
Podłączenie przewodu wyzwalania
Aby podłączyć przewód wyzwalania do kamery, zapoznaj się z instrukcjami MER2 GigE Camera I/O i MER2 USB3 Camera I/O. Możesz je pobrać z naszej strony pobierania.
8. Zaawansowane funkcje wyzwalania
Zalecamy użycie Linii 0 jako wejścia kamery i Linii 1 jako wyjścia kamery. Linie te są izolowane optycznie, co zapewnia zwiększoną niezawodność i odporność na zakłócenia.
Specyfikacje napięciowe: dla Linii 0 i Linii 1 (izolowanych optycznie)
- Stan logiczny 0 (brak działania): 0V – +2.5V
- Stan logiczny 1 (wyzwolenie działania): +5V – +24V
Zakres prądu: 7mA – 25mA | W przypadku napięć powyżej 9V zaleca się zastosowanie rezystora ograniczającego prąd.
Specyfikacje napięciowe: dla Linii 2 i Linii 3
W celu rozszerzenia funkcjonalności (jeśli istnieje potrzeba użycia wielu wejść/wyjść), Linia 2 i Linia 3 mogą być skonfigurowane jako wejścia lub wyjścia.
- Stan logiczny 0 (brak działania): 0V – +0.6V
- Stan logiczny 1 (wyzwolenie działania): +1.9V – +24V
Uwaga: Podczas konfigurowania Linii 2/3 jako wejść należy unikać rezystorów podciągających do masy o wartości powyżej 1KΩ, ponieważ mogą one spowodować przekroczenie napięcia wejściowego 0.6V, uniemożliwiając prawidłowe wykrycie stanu logicznego 0. Aby zapobiec uszkodzeniu pinów GPIO, zawsze należy najpierw podłączyć pin GND przed doprowadzeniem zasilania do Linii 2/3.
9. Dodatkowe funkcje wyzwalania
Sprzętowe wyzwalanie oferuje różne funkcje i opcje zwiększające niezawodność i dokładność systemu kamer:
- Opóźnienie zbocza narastającego/opadającego: Określa czas wymagany przez kamerę do potwierdzenia wystąpienia prawidłowego sygnału wyzwalania.
- Oczekiwanie na wyzwalanie klatki: Zapewnia, że wyjście kamery pozostaje w stanie wysokim, dopóki nie będzie gotowa do odebrania kolejnego sprzętowego sygnału wyzwalania. To ustawienie umożliwia uzyskanie najwyższej możliwej częstotliwości wyzwalania.
- Eliminator drgań wejściowych: Filtruje impulsy o krótkim czasie trwania poprzez ustawienie minimalnego prawidłowego czasu trwania sygnału dla zboczy narastających i opadających. Pomaga to wyeliminować fałszywe wyzwalania spowodowane zakłóceniami.
- Opóźnienie wyzwalania: Wprowadza określone opóźnienie między momentem potwierdzenia wyzwalania a wykonaniem przez kamerę działania wyzwalania.
- Inwerter wejściowy: Umożliwia użytkownikom odwrócenie logiki sygnału wejściowego poprzez skonfigurowanie ustawienia „LineInverter”.
10. Funkcje we/wy na zamówienie i wsparcie RS232
Jeśli Twoje zastosowanie kamery przemysłowej wymaga niestandardowych funkcji I/O, takich jak użycie GPIO do komunikacji RS232
, oferujemy rozwiązania oprogramowania sprzętowego na zamówienie.
Potrzebujesz konfiguracji I/O na zamówienie?
Skontaktuj się z nami już dziś, aby uzyskać rozwiązania dostosowane do Twoich konkretnych wymagań.