工业相机微型化

微型化:如何将GigE机器视觉相机做得更紧凑?

LUCID集成了不同的微型化技术,创造了世界上最小的GigE Vision PoE相机,
称为PHOENIX。其具有灵活的相机设计并保持高成像性能。

微型化:如何将GigE视觉相机做得更紧凑?

在OEM供应商采用更多定制解决方案和产品时,由于空间限制和导致灵活性有限,因此集成标准工业机器视觉相机是一个很大的挑战。 例如,当机器制造商需要在两个晶圆生产流程之间添加检查步骤时,这可能会成为一项艰巨的任务。 由于生产机器之间的有限空间,从而局限了可使用的相机选型。 小空间还意味着更短的成像距离和受限的成像区域,从而对镜头和相机选择造成更大的限制。

机器制造商面临要么采购昂贵的定制解决方案,要么通过修改标准产品来设计自己的解决方案,从而增加成本、开发时间和风险。 此类使用案例很常见,近年来,市场上对小型、柔性外形和低功耗相机的需求有所增加,这些相机可以集成到紧凑型机器视觉系统中。 LUCID集成了不同的微型化技术,创造了世界上最小的GigE Vision PoE相机,称为PHOENIX,其具有灵活的相机设计以及高质量的成像性能。

90度机器视觉摄像机

微型化不仅仅是小,而且还要能够更有效地适应更小的应用。 Phoenix采用可变形设计,可以通过不同方式安装,适于各种紧凑型OEM应用。

它不仅仅小

LUCID的新型PHOENIX相机提供功能齐全的微型紧凑型尺寸,截面仅为24 x 24 mm,使其成为世界上最小、最轻的GigE Vision PoE相机。 但工业部件的微型化不仅仅是让它们变得更小。 它也是为了让它们更适合周围的组件,允许使用者最大限度地减少应用的整个空间。 为了实现这一点,PHOENIX有一个独特的可转换设计,可以配置为满足各种OEM设计。 PHOENIX相机的默认形状类似于传统外壳相机的形状。 同时,单个相机板也可以展开到各种角度,以最适合应用程序。 例如,它可以用作用于转角安装的90°角度相机形状,甚至可以用作用于最终定制贴合的180°角度形状,从而在系统设计中提供更大的灵活性。

LUCID的新型凤凰相机提供功能齐全的微型紧凑型尺寸,仅测量24 x 24 mm,使其成为世界上最小、最轻的GigE Vision PoE相机

以上:各种PHOENIX形式因素。 节省空间的表单因素使应用规模较小或能够将更多的摄像机放置在同一空间中。

太热了!

随着更多的功能和加工功率被打包成较小的尺寸,热设计变得势在必行。 如果不采用有效的热设计,较小的相机可能需要删除功能或降低性能。 另一方面,添加散热器以及主动空气冷却组件可轻松抵消较小相机带来的任何节省空间的收益。 从一开始,Pheonix设计最前沿的是一种无需担心的热设计。 Pheonix的创新铝制隔间器不仅使相机具有轻量级的工业形状,还允许其在高达55℃的环境空气温度下工作,而无需任何额外的冷却。

边注

操作温度


在查看操作温度规格时,要注意温度范围是在环境或外壳级别测量的。

工业相机创新热设计

轻质铝制隔间器通过战略接触点有效吸收相机核心板的热量。

高环境工作温度使相机能够在更具挑战性的环境条件下工作,而不会影响性能,也无需散热器或额外的冷却。

传感器:尺寸较小,性能相同

数字CMOS芯片也通过微型化。 随着传感器尺寸的缩减,面临的挑战是将成像质量和性能与更小的像素尺寸和更多的百万像素相平衡。 通过将更多兆像素添加到较小的空间中,像素大小会降低。 较小的像素的接收光线面积较小,这可能会对图像质量产生负面影响。 为了解决这个问题,索尼发明了他们的Pregius线CMOS全局快门芯片。 随着每个新一代的Pregius,索尼改进了他们的像素结构,提高了光电二极管的效率,并优化了内部布线,从而降低了噪音。 这些改进使较小的芯片具有比前几代相同甚至更大的成像质量。 例如,2014年索尼发布了他们的第一个Pregius芯片,即230万像素IMX174。 它是一个1/1.2英寸的芯片,其对角线尺寸为13.4毫米,像素尺寸为5.86um。 四年后,索尼发布了一个更小的版本,230万像素的IMX392。 它是一个1/2.3英寸的传感器,其对角线大小为7.8英寸,像素大小为3.45 µm。 尽管尺寸减少了40%以上,但成像质量性能保持不变。

数字传感器微型化

第一代230万像素 Pregius芯片比第二代大40%。

传感器尺寸较小

微型化技术的改进使芯片制造商能够减少芯片尺寸或为相同尺寸的芯片封装添加更多的分辨率。

较小的尺寸允许索尼在硅片上包装更多的芯片模具,通过增加产量降低整体成本。 此外,较小的芯片允许用户连接较小、较轻、成本效益更高的镜头,如LUCID的NF安装镜头。

新紧凑型NF安装500万像素镜头

随着图像传感器的分辨率提高和像素尺寸下降,镜头往往变得更大,以保持相同的光学性能。 LUCID推出了2/3” 5兆像素额定NF-mount镜头的新系列,可在不牺牲性能或价格的情况下提供更小的足迹。 镜头可减轻40%的空间,减轻50%的重量,同时保持与标准C-mount镜头相同的成像性能。 当与PHOENIX相机配对时,整体截面在24 x 24毫米以内,并保持紧凑性。

NF-vs-C-Mount

12 mm NF镜头的面积更小40%,比12 mm C-镜头更轻50%。

LUCID的内部测试显示,与市场上等效的C-mount产品相比,LUCID的NF-mount镜头从镜头中心到镜头边缘具有相同或更好的性能。 以下测试是在距离试验目标30厘米距离的5兆像素PHOENIX相机上进行的.

 
LUCID Vision NF-Mount
5MP, 12mm @ F/2
Equivalent C-Mount
5MP, 12mm @ F/2
Tangential (cy/mm)
Radial (cy/mm)
Tangential (cy/mm)
Radial (cy/mm)
20% from center
100
95
100
92
40% from center
98
90
70
95
80% from center
65
70
40
70
LUCID c-mount测试5000曝光

NF-安装LUCID NF120-5M,12毫米镜头测试(2 MB PNG)

LUCID c-mount测试5000曝光

C-安装等效镜头测试(2 MB PNG)

在许多情况下,机器视觉镜头是相机设置中最大的组件,大于相机本身。 还有一种误解,即大镜头总能提供更好的清晰度和性能。 在某些情况下,这是真的,但对于LUCID 12 mm镜头NF镜头用户可以在不牺牲镜头性能的情况下大幅减少镜头尺寸。

PoE:电源、数据和距离

多亏了Power Over Ethernet (PoE),相机制造商可以将电源和数据集成到一个以太网电缆中。 PoE消除了交流电源和独立电源电缆的需求。 它还能够部署100米电缆距离,无需中继器,从而提高易用性. 在过去几年中,PoE模块的尺寸继续缩减,减少了70%,从而实现了更紧凑、更方便的PoE设备。 完全兼容的PoE IEE802.3af设备的最大功率范围为15.4 W,确保随着更强大的传感器和处理器进入市场,无需额外的电源和电源线即可获得足够的功率。

超过70%的削减

PoE模块大小

从2014年至2017年

微型化ix™工业以太网连接器

除了标准的RJ45以太网连接器配置外,凤凰相机还提供了新的ix Industrial™连接器。 尽管RJ45连接器在许多以太网应用程序和设备中广泛使用,但连接器的大小成为进一步微型化的路障。 ix Industrial™连接器比传统的RJ45连接器小70%,令PHOENIX相机更加紧凑。 这款微型连接器还提供按扣式正锁定功能,使用两个金属夹在插头和插头之间具有稳健的连接设计。 这保证了5000次插拔的安全防震连接,锁定力为80 N。

ix connector ethernet

RJ45电线两侧无紧固螺丝,而插扣锁被集成到ix连接器中。

根据EN 50155标准,通过EMI/ESD预防和高抗冲击和抗震性,确保了更高的可靠性。 该连接器根据IEC 61076-3-124进行标准化,并支持在RJ45接口中使用的所有相同的电气参数。

Ix连接器相机
ix-industrial-connector-vs-rj45

把一切都放在一起

微型化仍然是应用区分的一个相关和有效的战略. 虽然减少应用程序规模对最终用户仍然很重要,但同时还必须保持或改进易于使用、功能齐全和工业质量。 Phoenix相机采用多种微型化技术,使机器制造商能够在不降低相机功能、性能或可靠性的前提下减少整体占用空间。

Phoenix -世界上最小的工业GigE PoE相机