Controlo de I/O: Disparo por Hardware para Câmaras e Iluminação de Machine Vision
Gaspar van Elmbt
As câmeras industriais de machine vision são concebidas para oferecer precisão, velocidade e fiabilidade. Para maximizar o desempenho, o sistema de acionamento externo deve ser igualmente robusto. Este guia explica como acionar por hardware uma câmera de machine vision utilizando um sensor de disparo, sincronizar várias câmeras e acionar a iluminação externa de machine vision.
Table of contents
1. Como Funciona o Disparo por Hardware
Quando é necessária uma operação rápida e precisa, o sensor de disparo deve reagir instantaneamente. Funciona alterando a tensão em pinos específicos do conector I/O da câmera, sinalizando à câmera para capturar uma imagem.
Tipos de Sinal de Disparo: Borda Ascendente vs. Borda Descendente
- Borda Ascendente: A tensão passa de baixa para alta, desencadeando um evento.
- Borda Descendente: A tensão passa de alta para baixa, desencadeando um evento.
Ao utilizar a deteção de arestas, a câmera pode responder de forma rápida e precisa aos sinais de disparo.
2. Configurar uma Câmera de Machine Vision para Aceitar Disparos por Hardware
Passo 1: Ativar o Modo de Disparo
Utilizando o software Galaxy SDK, ligue-se à câmera e defina:
TriggerMode = On
Passo 2: Selecionar a Fonte de Disparo
Disparo por Software → Dispare pressionando o botão TriggerSoftware.
Disparo por Hardware → Selecione a linha de entrada onde o disparo será recebido, por exemplo, line0.
Passo 3: Otimize as definições de Trigger
Melhore a resposta do trigger ajustando parâmetros como:
- Borda de Subida / Borda de Descida – Define o método de ativação do trigger.
- Atraso de Trigger – Ajusta o tempo entre o sinal e a captura.
- Filtros de Trigger – Reduzem a interferência de ruído indesejado.
3. Ligar um sensor de disparo a uma Câmera de Machine Vision
Exemplo: Utilização de um Sensor Retrorefletor
Neste sistema, um sensor fotoelétrico retrorefletor (S100-PR-5-C10-PK) deteta objetos e envia um sinal de disparo para a câmera. Quando um objeto interrompe o feixe de luz refletida do sensor, o pino de entrada da câmera recebe energia, desencadeando a captura de imagem.
Exemplo: Utilização de um pedal de controlo
Um pedal de controlo (FS-01) ou qualquer interruptor analógico de alternância (circuito aberto/fechado) pode também ser utilizado como disparador. Ao pressionar o pedal, o circuito é fechado, enviando um sinal para a câmera.
4. Utilizar uma Câmera de Machine Vision para acionar uma luz estroboscópica
Para acionar uma fonte de luz, atribua a função de estroboscópio da câmera a uma das suas linhas de saída:
Defina a Line1 como uma saída
Defina LineSource = Strobe
Quando a câmera estiver pronta para captar luz, a saída do estroboscópio enviará um sinal de alta voltagem. O sinal permanecerá baixo quando nenhum ou apenas uma parte dos píxeis estiver pronta para captar luz.
Considerações para Global vs. Rolling Shutter Câmeras
Global Shutter: Todos os píxeis captam luz simultaneamente.
Rolling Shutter: Os píxeis captam sequencialmente; o sinal do estroboscópio será ativado após 1/framerate (por exemplo, 50 FPS → atraso de 20ms).
Para rolling shutter câmeras, o sinal do estroboscópio funcionará apenas quando o tempo de exposição for superior a 1/framerate. Consulte QuickStart: 5 passos para acionar LED a partir de uma Câmera de Visão utilizando controlador de estroboscópio para mais informações.
5. Sincronização de Múltiplas Câmaras (Configuração Mestre/Escravo)
Exemplo de Disparo de Câmera Master-Slave
Abaixo encontra-se um exemplo de uma câmera principal a ser disparada por um sensor de fotocélula, com uma câmera secundária sincronizada com a principal.
Quando o sensor de disparo é ativado, emite um sinal de alta tensão, fazendo com que o Pino 1 da câmera principal também fique em alta.
Assim que uma subida de tensão é detetada no Pino 1 da câmera principal, a câmera abre a ligação entre o Pino 7 e o Pino 8 assim que todos os píxeis estão prontos para captar luz. Por predefinição, os Pinos 7 e 8 estão normalmente fechados (NC).
Comportamento Elétrico:
Quando os Pinos 7 e 8 estão fechados:
A tensão em ambos os pinos é baixa e, assim, o Pino 1 da câmera escrava também permanece baixo.
Então a corrente flui da fonte de alimentação de 24V, através de um resistor de 1K (para limitação de corrente), depois pelo Pino 8 e Pino 7 da câmera mestre, voltando ao terra da fonte de alimentação.
Quando os Pinos 7 e 8 estão abertos:
A tensão no Pino 7 permanece baixa, enquanto o Pino 8 da câmera mestre fica alto. Consequentemente, o Pino 1 da câmera escrava também fica alto.
A corrente agora flui da fonte de alimentação de 24V, através do resistor de 1K, depois pelo Pino 1 da câmera escrava, e finalmente volta ao terra da fonte de alimentação via Pino 3 da câmera escrava.
6. Acionamento de um controlador de estroboscópio com uma Câmera de Machine Vision
Uma câmera de visão de máquina também pode ser utilizada para acionar uma fonte de luz externa através de um controlador de estroboscópio. Mais informações podem ser encontradas aqui.
Nesta configuração:
· A câmera gera um sinal de disparo ao capturar uma imagem. Este sinal é enviado para o controlador de estroboscópio.
· Ao receber o disparo, o controlador de estroboscópio alimenta a luz LED. A saída do estroboscópio fornece um sinal de alta tensão quando todos os pixels das câmeras estão prontos para captar luz. (Para câmera de global shutter, todos os pixels estão prontos simultaneamente. Para câmeras de Rolling shutter, há um atraso de aproximadamente 1/framerate antes de todos os pixels estarem prontos.)
· A luz LED está ligada à saída do controlador de estroboscópio.
· Um pedal analógico também está ligado à entrada da câmera. Isto permite o disparo manual da câmera, que por sua vez aciona a fonte de luz.
7. Configurações de Portas I/O e Considerações de Voltagem
Ao integrar uma câmera industrial de machine vision, é importante notar as diferenças entre os pinouts das câmeras GigE e USB3:
- Câmeras GigE: Oferecem a opção de serem alimentadas através do conector I/O
- Câmeras USB3: Dependem sempre da tensão do barramento USB para alimentação e não podem ser alimentadas através do conector I/O.
Esta distinção não afeta os esquemas para o acionamento da câmera, mas é essencial ao planear a configuração da fonte de alimentação do seu sistema.
Ligação do Cabo de Trigger
Para ligar um cabo de trigger à sua câmera, consulte os manuais MER2 GigE Camera I/O e MER2 USB3 Camera I/O. Pode descarregá-los na nossa Página de Download.
8. Funções Avançadas de Trigger
Recomendamos utilizar a Linha 0 como entrada da câmera e a Linha 1 como saída da câmera. Estas linhas são opticamente isoladas, garantindo maior fiabilidade e imunidade ao ruído.
Especificações de Tensão: Para Linha 0 & Linha 1 (Opticamente Isoladas)
- Lógico 0 (Sem Ação): 0V – +2,5V
- Lógico 1 (Ação Ativada): +5V – +24V
Intervalo de Corrente: 7mA – 25mA | É aconselhável utilizar uma resistência limitadora de corrente para tensões superiores a 9V.
Especificações de Tensão: Para Linha 2 & Linha 3
Para funcionalidade expandida (caso haja necessidade de múltiplas entradas/saídas), a Linha 2 e Linha 3 podem ser configuradas como entradas ou saídas.
- Lógico 0 (Sem Ação): 0V – +0,6V
- Lógico 1 (Ação Ativada): +1,9V – +24V
Nota: Ao configurar a Linha 2/3 como entradas, evite resistências pull-down superiores a 1KΩ, pois podem fazer com que a tensão de entrada exceda 0,6V, impedindo a deteção correta do Lógico 0. Para evitar danos aos pinos GPIO, ligue sempre primeiro o pino GND antes de fornecer energia à Linha 2/3.
9. Funcionalidades Adicionais de Trigger
O acionamento por hardware oferece várias funcionalidades e opções para melhorar a fiabilidade e precisão do seu sistema de câmera:
- Atraso de Subida/Descida: Define o tempo necessário para a câmera confirmar que ocorreu um sinal de disparo válido.
- Espera de Disparo de Frame: Garante que a saída da câmera permaneça alta até estar pronta para receber o próximo disparo por hardware. Esta configuração permite a maior taxa de disparo possível.
- Eliminador de Ruído de Entrada: Filtra pulsos de curta duração ao definir uma duração mínima de sinal válida para ambas as transições de subida e descida. Isto ajuda a eliminar disparos falsos causados por ruído.
- Atraso de Disparo: Introduz um atraso definido entre o momento em que um disparo é confirmado e quando a câmera executa a ação de disparo.
- Inversor de Entrada: Permite aos utilizadores inverter a lógica do sinal de entrada ao configurar a definição “LineInverter”.
10. Funções de I/O Personalizado & Suporte RS232
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