相機技術

相機尺寸:愈小愈好

是否曾有那種無論如何都要來點甜點的感覺?包裝尺寸精緻小巧的好東西,不是只有精美的糖果而已,在工業機器視覺的世界也有。近年來,「方糖」這個詞在工業上的重要性與日俱增。這個名詞代表視覺技術小型化的趨勢。

‍尺寸小而功能強大:享有不占空間的優勢
工業機器視覺中的方糖

工業機器視覺中的方糖

這個名詞代表尺寸為 29 mm x 29 mm 大小的相機,雖然還不是官方標準,但事實上已經成為業界標準。俗稱的「方糖」設計包括入門級與主流低階領域的工業相機,涵蓋許多不同市場中的各種典型作業,例如醫療、交通運輸、零售,以及工廠自動化領域中的品質保證與自動化光學檢測等。

小小尺寸、大大創新

‍早在廿年前的類比相機時代,縮小尺寸的發展趨勢就已顯現,也反映在 FireWire 的崛起與日後出現的 Gigabit 乙太網路。即使當代的介面技術已來到 USB 3.0,這個趨勢看來仍在持續進行。所有重要的技術創新,如高解析度感光元件和更為完整的韌體功能,都納入到微小的尺寸之內。此時的類比相機也能在小尺寸外殻中處理影像資料,無須傳送到外部處理單元。

考量重點

  • 在規畫新的機器視覺系統,或對既有系統進行重新設計時,一開始就必須以小尺寸方式來進行建置,以避免日後發生空間不足問題。

  • 特別是在重新設計時,應該維持小的佔用空間。從大尺寸切換成小尺寸,將帶來許多機構上的重要變化。

裸板 Basler dart

小型感光元件 =小型相機

相機的大小,一定程度上與其感光元件大小有關。較大的感光元件通常採用 CCD 技術,無法適用於小型標準尺寸。當機器視覺世界愈來愈傾向採用 CMOS 為其感光元件技術後,這種情形就愈來愈罕見。小巧、超強威力、具備較小畫素的感光元件在市場上的銷售量愈來愈好,預期將會取代現今常見的 29 mm x 44 mm 標準尺寸。

相機尺寸 - 高生產力、、價格合理、靈活彈性

高生產力、價格合理、靈活彈性

較小的 29 mm x 29 xx 尺寸,是以較低成本獲得最高生產能力的最佳方式。這種尺寸不僅因其外觀 (相機正面) 而獲得確立,也來自其鑽孔配置方式。大多數相機製造商的產品都採用這種尺寸,顧客因此可以更為靈活加以運用。

傳統 CCD 感光元件通常以更大尺寸製作,例如 40-45 mm x 40-45 mm。往更小的 CMOS 感光元件發展的趨勢,代表大尺寸機種會逐漸退縮到機器視覺市場的利基範圍內。

其替代品會是極小的 29 mm x 29 mm 相機,以及約 35 mm x 35 mm 格式,由最新世代的較小、高解析度 CMOS 感光元件支援。

相機尺寸 - 機械手臂

更小的外殻尺寸,為客戶帶來的優點:

  • 系統內相機佔用的空間愈小,重量就愈輕,能加快應用速度。例如,機器人手臂愈輕,移動起來就更快更靈巧。

  • 小尺寸相機也能帶來更多可用空間。這可以用來縮小系統,或根據需求更輕鬆的接觸相機實體。

  • 小尺寸相機有賴於小型感光元件天生具備的成本效益。大型感光元件使用更多的矽來製作,因此比小型感光元件貴上許多。

  • 工業機器視覺技術上的大躍進,正在讓感光元件變得更小、更緊湊;特別是在當代的 CMOS 感光元件上更是如此。

  • 以 CCD 為主的大型相機應用,持續在特殊的高度複雜場合執行其作業,但小尺寸感光元件與相機註定將要逐漸承擔未來大多數的機器視覺任務。

小巧設計的 Basler 相機

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