Kameraselektor

Perfektes Zusammenspiel zwischen Kameratechnik und Künstlicher Intelligenz

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Die inneren Werte zählen

Der Bildsensor – das Herzstück der Kamera

Bild ist nicht gleich Bild! Hier spielen unterschiedlichste Faktoren eine Rolle. Es gilt, genau abzuschätzen, was die Kamera oder der Sensor für Sie leisten soll, und wie diese Anforderungen wirtschaftlich zu realisieren sind. Folgende Aspekte sind zu berücksichtigen:

Kosten

  • Bildsensoren werden nur von wenigen Herstellern (z.B. Sony, OnSemi, LG) in Massenproduktion hergestellt. Dabei sind Sensoren für industrielle Anwendungen grundsätzlich teurer als für Konsumprodukte (z.B. Smartphones), weil die Stückzahlen kleiner sind. Rechnen Sie also mit höheren Kosten, damit Sie auch die optimale Hardware zur Verfügung haben.

Features

  • Der Preis einer Kamera oder eines Bildsensors kann je nach Feature stark variieren.

Spektrale Empfindlichkeit

  • Je nach Sensormodell werden unterschiedliche Wellenlängenbereiche des Lichtes aufgenommen. Bei Bedarf kann dieser Bereich mit Hilfe von optischen Filtern zusätzlich eingeschränkt werden. Welche Wellenlänge brauchen Sie?

 

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Allied Vision Tipps zum Bildsensor

1/5 Es kommt nicht nur auf einen günstigen Einkaufspreis an:

Die Entscheidung, welche Kamera und welcher Sensor verwendet werden, sollte nicht allein am Einkaufspreis festgemacht werden. Je länger der Produktlebenszyklus sein soll, desto mehr Argumente können für eine Industriekamera sprechen.

 

Allied Vision Tipps zum Bildsensor

2/5 Ein Farbsensor ist nicht immer notwendig:

Kameras/Sensoren sind als Monochrom (also „Graustufen“) und Farbvariante erhältlich. Der Farbsensor ist, bei gleicher Auflösung, teurer als ein monochromer Sensor, weshalb es sich lohnt, zu hinterfragen, ob wirklich Farbinformationen in der Applikation erforderlich sind.

 

Allied Vision Tipps zum Bildsensor

3/5 Schärfe ist nicht immer der entscheidende Faktor:

Die Wahl von Shutter-Methode und Bildrate beeinflussen die Abbildungsschärfe eines Objektes, das sich bewegt. Aber gerade bei Applikationen wie Zählaufgaben, Kollisionsvermeidung oder Luftaufnahmen sind Bildübertragungs- und Verarbeitungsgeschwindigkeit wichtiger als eine perfekte Schärfe.

 

Allied Vision Tipps zum Bildsensor

4/5 Behalten Sie das Datenvolumen im Auge:

Bildauflösung und Aufnahmegeschwindigkeit bestimmen das Datenvolumen pro Sekunde. Es sollte jedoch beachtet werden: Diese Datengeschwindigkeit am Ausgang der Schnittstelle der Kamera ist immer geringer  als die reine Sensorgeschwindigkeit!

 

Allied Vision Tipps zum Bildsensor

5/5 Bildsensoren wachsen mit ihren Aufgaben:

Ähnlich wie bei Computerchips werden die Bildsensoren mit jeder Generation immer leistungsfähiger. Es lohnt sich deshalb immer, in der Designphase die neuesten Sensortechnologien zu studieren und/oder Experten, um Rat zu fragen, wohin die Reise bei der Sensorentwicklung geht.

 

Clevere Kombination

Smarte Lösungen mit Embedded Vision und Künstlicher Intelligenz (KI)

Darf’s ein bisschen flexibler sein? Embedded Vision Kameras sind die erste Wahl für Spezialanwendungen. Sie bieten einen hohen Grad an Individualisierungsmöglichkeiten und können optimal auf den Einsatz mit KI-Algorithmen abgestimmt werden.

  • Geringer Energieverbrauch und wenig Platz – z.B. in einer Drohne für Aerial Scanning –,das ist Embedded Vision! Damit eröffnen sich ganz neue Anwendungsfelder.
  • Sensormodule sind im Vergleich zu kompletten Kameras kostengünstiger, bieten aber nur Basisfunktionalität und benötigen extra Entwicklungsaufwand bei der Integration. Das lohnt sich bei hohen Stückzahlen und einfachen Anwendungen, wie z.B. im Retail Bereich.
  • AI on board – macht sehr viel Sinn bei hohen Stückzahlen und niedrigen Kosten, wie z.B. in Traffic und Automotive Anwendungen. Es ermöglicht einen hohen Grad an Kompatibilität, schränkt aber auch den Anwendungsbereich ein.

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Allied Vision Tipps zum System-Setup

1/8 Jeder Prozessor-Chip erzeugt Wärme:

Die elektrische Leistungsaufnahme aller Systemkomponenten führt zu einer Wärmeentwicklung, die insbesondere bei kompaktem Design berücksichtigt werden muss. Üblicherweise sind Kühlrippen oder Wärmebrücken zu außenliegenden Gehäuseteilen ausreichend, um für Wärmeableitung zu sorgen. Falls solche Maßnahmen designbedingt nicht möglich sind, sollte über die Betriebszeit und mögliche Power-Save-Modes nachgedacht werden.

 

Allied Vision Tipps zum System-Setup

2/8 Setzen Sie auf Partnerfirmen:

Embedded Vision besteht aus vielen verschiedenen technischen Komponenten, die aufeinander abgestimmt sein müssen. Mit den richtigen Partnerfirmen an Ihrer Seite lässt sich diese Komplexität sehr gut managen.

Allied Vision Tipps zum System-Setup

3/8 Mehr als eine Kamera:

Für eine Embedded-Vision-Lösung braucht man natürlich einen Bildsensor oder eine Kamera. Aber ebenso sind ein Embedded Board, ein Carrier Board, ggf. Custom Hardware und Treiber für die Kommunikation zwischen den Komponenten wichtige Bestandteile, über die Sie sich informieren sollten.

Allied Vision Tipps zum System-Setup

4/8 Treiber – Standard, Selbermachen oder Open Source:

Aktuell gibt es noch keinen Standard für MIPI CSI-2-Treiber. Das eigenständige Programmieren der Treibersoftware ist nur empfehlenswert, wenn Sie entsprechende Experten in Ihrem Team haben. Deutlich einfacher ist es, in den Open-Source-Communities verfügbare Programmcodes zu nutzen und diese ggf. an Ihre Ansprüche anzupassen. Die CSI-2-Treiber für Allied Visions Alvium Kameraserie sind beispielsweise auf der Open-Source-Plattform OpenCV oder Github verfügbar.

 

Allied Vision Tipps zum System-Setup

5/8 Alvium Treiber – Einer für alle:

Jeder Sensortyp hat ein spezifisches Verhalten und Timing, deshalb braucht jeder Sensor auch einen spezifischen Treiber. Bei der Alvium Kameraserie von Allied Vision reicht ein Treiber für alle Sensoren in unserem Portfolio! Das ist ein großer Vorteil, wenn z.B. im Endprodukt auch unterschiedliche Sensoren angeboten werden sollen oder wenn unterschiedliche Produktvarianten auf eine einheitliche Technologiebasis gebracht werden sollen, z.B. im Anlagenbau.

 

Allied Vision Tipps zum System-Setup

6/8 Stau bei der Datenübertragung:

Da jeder elektronische Baustein in der Bildkette auch eine eigene Verarbeitungsgeschwindigkeit hat, ergeben sich unterschiedliche Datengrößen. Deshalb ist es wichtig, das Datenvolumen und die Verarbeitungsgeschwindigkeit in der gesamten Kette zu betrachten. Wenn zu große Unterschiede bestehen, dann gibt es „Stau“ oder anders gesagt, es gehen einzelne Bildaufnahmen (Frames) verloren. Hier kann ein Zwischenspeicher (Image Buffer) helfen.

 

Allied Vision Tipps zum System-Setup

7/8 Schneller am Markt, dank kompletter Lösung:

Eine Kamera bietet Bildvorverarbeitung, SDK (Software Development Kit), APIs zur Programmierung sowie Treiber und zugehörige Dokumentation. Damit ist die Integration einer Kamera wesentlich einfacher und schneller als bei einem Sensormodul. Sollte also eine schnelle Markteinführung für Ihr Produkt erfolgsentscheidend sein, spricht vieles für die Integration einer kompletten Kamera!

Allied Vision Tipps zum System-Setup

8/8 Ein direkter Vergleich lohnt sich:

Wie bereits dargestellt, haben Kameras einen größeren Funktionsumfang als Sensormodule. Sie ermöglichen dadurch eine schnellere Integration, kosten aber auch mehr pro Stück (BoM: Bill of Material). Deshalb ist es ratsam, die höheren Projektkosten eines Sensormoduls gegenüber den höheren Stückkosten einer Kamera in einer Break-Even-Analyse zu bewerten. Aus unserer Erfahrung liegt der Break-Even häufig in der Größenordnung von 10.000 Stück Produktionsmenge.

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