La telecamera matriciale è un dispositivo optoelettronico in grado di produrre un’immagine bidimensionale della scena inquadrata; i modelli utilizzati oggi in ambiente industriale sono costituite da un sensore allo stato solido, cioè mediante un chip di silicio.

Specialvideo integra i migliori marchi di telecamere industriali per ogni applicazione di visione artificiale.

Selezioniamo per ciascun progetto il modello adeguato ai risultati attesi dal cliente, ottimizzando il rapporto costo/beneficio.

Le tecnologie più diffuse sono quelle dei sensori CCD (Charge-Couple Devices) e CMOS (Complementary metal–oxide–semiconductor):

Le due tecnologie restano comunque complementari, e la scelta di una o dell’altra dipende dall’applicazione e dalla reperibilità dei componenti sul mercato: esistono telecamere con sensori CMOS ad alte prestazioni e costi maggiori di telecamere a CCD con prestazioni mediocri.

Il sensore è costituito da un insieme di elementi fotosensibili (detti pixel), in grado di trasformare la luce incidente in un segnale elettrico. Nella configurazione più comune, i pixel sono disposti secondo una matrice rettangolare, le cui dimensioni possono variare da pochi millimetri fino oltre 35mm di diagonale.

La tecnologia CMOS può offrire prestazioni a velocità molto elevata. Si tratta infatti di centinaia o migliaia di immagini al secondo.

I principali difetti di questi sensori sono un rumore statico di fondo (Fixed pattern noise) e una ridotta sensibilità, in quanto il pixel è parzialmente occupato dall’elettronica di conversione. Nel tempo questi difetti sono ampiamente diminuiti grazie allo sviluppo delle tecnologie.

L’acquisizione delle immagini può avvenire in due modi: global shutter o rolling shutter. Nel primo caso, il sensore si attiva interamente, mentre nel secondo le linee di pixel si attivano una dopo l’altra. Ciascuna di queste due possibilità offre pro e contro.

Il rolling shutter richiede un buffer più piccolo del global shutter, non dovendo acquisire tutti i pixel in una volta ma il contesto di installazione deve essere validato per non generare effetti indesiderati di acquisizione come vi spieghiamo nel seguito.

Nonostante sia molto diffuso, in certi casi però l’acquisizione progressiva del rolling shutter genera un difetto piuttosto grave. Infatti, quando il sensore o l’oggetto inquadrato sono in rapido movimento, l’immagine può risultare distorta.
Per esempio, se con telecamera ferma si inquadra un oggetto movimentato da sinistra a destra, la cima dell’oggetto si troverà più a sinistra rispetto al fondo che invece risulterà raffigurato più a destra.

Questo difetto è particolarmente evidente quando l’oggetto o la telecamera si muovono molto più velocemente dello shutter.

Quando si sceglie una telecamera con global shutter, il buffer richiesto è molto più grande in quanto bisogna acquisire tutti i pixel contemporaneamente, ma non ci saranno sorprese a livello di deformazione dell’immagine.

La figura sottostante simula una moneta acquisita in movimento da una telecamera con global shutter (la geometria viene rispettata) e rolling shutter (deformazione visibile).

Oltre alla tipologia di sensore e shutter, le telecamere matriciali si caratterizzano per la risoluzione intesa come dimensione del sensore e grandezza fisica del pixel, l’interfaccia di scambio dati (GigE, CameraLink …) la modalità di alimentazione e possibilità di ricevere trigger, ed altri particolari tecnici che possono fare la differenza nella progettazione del sistema di visione.

Mettiamo a disposizione del cliente la nostra esperienza nel progettare sistemi che adottano i migliori modelli di telecamera per funzionalità e robustezza industriale, come vi possiamo raccontare nelle nostre case history di sistemi di visione installati in tutto il mondo.