מהו מודול מצלמה במהירות גבוהה-?

מודול מצלמה סטנדרטי מצלם וידאו בקצב של 30 או 60 פריימים לשנייה. זה מספיק עבור רוב משימות המעקב, הוועידה או האנדוסקופיה. אבל יישומים מסוימים צריכים לראות אירועים שמתרחשים כהרף עין - כדור עף באוויר, חלק מכונה שנע במהירות גבוהה או רכיב רוטט במהירות. כאן נכנס לתמונה מודול מצלמה במהירות גבוהה. הוא יכול להקליט במאות או אפילו אלפי פריימים בשנייה, ולהקפיא תנועה מהירה לפריימים ברורים וניתנים לניתוח.

מה מגדיר מודול מצלמה במהירות גבוהה?

מודול מצלמה במהירות גבוהה אינו פשוט גרסה ברזולוציה גבוהה יותר של מצלמה רגילה. זה מותאם עבורקצב פריימיםבמקום ספירת הפיקסלים. מאפיינים מרכזיים כוללים:

קצב פריימים גבוה- לפחות 100 פריימים לשנייה (fps), לרוב מגיעים ל-500, 1000 או יותר פריימים לשנייה ברזולוציות מופחתות.

תריס עולמי- שלא כמו תריס מתגלגל, תריס גלובלי לוכד את כל התמונה באותו רגע, ומבטל עיוות תנועה.

קריאה מהירה– החיישן חייב להעביר נתוני תמונה במהירות רבה, לרוב באמצעות מספר נתיבי MIPI או ממשק מקביל ברוחב פס גבוה.

רזולוציה מוגבלת- כדי להשיג מהירות גבוהה, הרזולוציה עשויה להיות מופחתת (למשל, VGA או 720p) מכיוון שהזזת מיליוני פיקסלים 1000 פעמים בשנייה היא תובענית ביותר.

מודולי מצלמה במהירות גבוהה לעומת סטנדרטיים

איך זה עובד בפנים?

מודול מצלמה במהירות גבוהה מתחיל בחיישן CMOS Camera Module מיוחד. בניגוד לחיישן טיפוסי שקורא שורות ברצף (תריס מתגלגל), חיישן במהירות גבוהה קורא את כל הפיקסלים בו זמנית (תריס גלובלי). זה ימנע הטיה והתנדנדות כאשר חפצים זזים במהירות.

לחיישן יש גם מעגל קריאת פיקסלים מהיר בהרבה. חיישנים מסוימים יכולים להפיק מעל 1000 פריימים לשנייה ברזולוציות נמוכות יותר על ידי קריאת אזור עניין קטן בלבד (ROI). זה נקרא "דגימת משנה" או "קריאת חלון".

לאחר מכן, הנתונים עוברים על פני ממשק ברוחב פס גבוה. עבור מערכות משובצות, מודול מצלמת MIPI עם 4 נתיבים (כל אחד פועל במהירות 1.5-2.5 Gbps) נפוץ. עבור מערכות מבוססות PC, מודול מצלמת USB עם USB 3.0 או USB 3.2 יכול להתמודד עם עד 5-10 Gbps.

יישומים של מודולי מצלמה במהירות גבוהה

פיקוח תעשייתי- ניטור קווי ייצור מהירים, איתור פגמים בחלקים נעים או ניתוח רטט במכונות. מודול מצלמת HD רגיל יטשטש את התנועה; מודול במהירות גבוהה מקפיא אותו.

ספורט וביומכניקה- ניתוח נדנדת גולף, תנועת זרוע של כד או צעד של רץ. שידור חוזר בהילוך איטי חושף פרטים בלתי נראים לעין בלתי מזוינת.

מחקר מדעי- לימוד דינמיקת נוזלים, שבר בחומר או תהליכי בעירה. הדמיה במהירות גבוהה לוכדת אירועים שנמשכים רק כמה אלפיות שניות.

רפואי ואנדוסקופיה- בעוד שרוב מודולי מצלמות האנדוסקופ פועלים במהירות של 30–60 פריימים לשנייה, חלק מהשקפי לב או מיתרי קול מיוחדים משתמשים בקצבי פריימים גבוהים יותר כדי ללכוד תנועת רקמות מהירה. מודול מצלמת אנדוסקופ במהירות גבוהה יכול לסייע באבחון שיתוק מיתרי הקול או רפרוף שסתום הלב.

מזל"טים ורובוטיקה- ניתן להשתמש במצלמת מודול raspberry pi עם חיישן מהירות גבוהה להימנעות ממכשולים ברחפנים הנעים במהירות או למשוב ייצוב.

מודולי מצלמה במהירות גבוהה עבור מערכות משובצות

עבור יצרנים ומפתחים, הדרך הקלה ביותר להתנסות היא עם מודול מצלמת USB התומך בקצבי פריימים גבוהים. מוצרי מודול מצלמות USB רבים (תואמי UVC) יכולים לעשות 1080p ב-120 fps או 720p ב-240 fps. הם עובדים ב-Plug-and-Play במחשב.

עבור פרויקטים משובצים, מצלמת מודול raspberry pi יכולה להיות מצוידת בחיישן MIPI במהירות גבוהה. ל-Raspberry Pi 4 או 5 יש כוח עיבוד מספיק כדי ללכוד 720p ב-200 פריימים לשנייה באמצעות חיישן צמצם גלובלי כמו OV9281 או IMX296. לאחר מכן תוכל לנתח את הפריימים בזמן אמת באמצעות OpenCV או להקליט אותם להפעלה בהילוך איטי.

מודול usb של מצלמה זמין גם בגרסאות מהירות. אלה משמשים לעתים קרובות במערכות ראייה תעשייתיות למחשבים אישיים שבהם מחשב נייד או שולחני מבצע את העיבוד.

פשרות ומגבלות

תְאוּרָה– מצלמות מהירות צריכות הרבה יותר אור ממצלמות רגילות מכיוון שזמן החשיפה לפריים קצר במיוחד. ללא תאורה חזקה, התמונה תהיה כהה או רועשת.

אִחסוּן- הקלטה ב-1000 פריימים לשנייה למשך שנייה אחת בלבד מייצרת 1000 פריימים. סרטון 720p ייקח מאות מגה בייט. אתה צריך אחסון מהיר (SSD, NVMe) כדי לעמוד בקצב.

כוח עיבוד– ניתוח של אלפי פריימים בשנייה דורש מעבד חזק או חומרה ייעודית.

עֲלוּת- מודולי מצלמה אמיתיים במהירות גבוהה (עם תריס גלובלי ורוחב פס גבוה) יקרים יותר מחיישנים רגילים.

בחירת מודול מצלמה במהירות גבוהה

דרוש קצב פריימים- לניתוח מכונה איטית (<10 m/s), 100–200 fps may be enough. For a bullet or explosion, you need 10,000+ fps.

הַחְלָטָה- לעתים קרובות VGA (640×480) או 1 מגה פיקסל מספיקים כי הנושא עשוי להיות קטן. רזולוציה גבוהה יותר מפחיתה את קצב הפריימים המרבי.

מִמְשָׁק- למחשב, USB 3.0 נוח. עבור מערכות משובצות, MIPI מציע זמן השהייה נמוך יותר והספק נמוך יותר.

סוג תריס- תריס גלובלי הוא חובה עבור חפצים נעים. תריס גלילה ייצור הטיה.

מודול מצלמת CMOS- חפש חיישנים כמו Sony IMX250 (2 MP, 163 fps), IMX252 (3 MP, 120 fps), או OmniVision OV9281 (1 MP, 120 fps ברזולוציה מלאה, מהיר יותר עם החזר ROI).

דוגמה: בניית מערכת בדיקה מהירה

נניח שאתה צריך לבדוק קפיצים הנעים לאורך מסוע במהירות של 5 מטר לשנייה. מודול מצלמת HD רגיל (30 פריימים לשנייה) יראה טשטוש תנועה. אתה בוחר מודול מצלמת USB שיכול לעשות 720p ב-300 פריימים לשנייה עם תריס גלובלי.

חבר אותו למחשב תעשייתי. כתוב סקריפט הלוכד פריימים ברציפות. כאשר קפיץ עובר טריגר, שמור את 100 הפריימים האחרונים בדיסק. לאחר מכן נתח כל מסגרת כדי למדוד את אורך הקפיץ. קצב הפריימים הגבוה מבטיח שלפחות תמונה חדה אחת תלכוד את הקפיץ בצורה מושלמת.

מַסְקָנָה

מודול מצלמה במהירות גבוהה מוגדר על ידי יכולתו ללכוד מאות או אלפי פריימים בשנייה באמצעות חיישן צמצם גלובלי וממשק מהיר. זה חיוני עבור בדיקה תעשייתית, מחקר מדעי, וכל יישום הכרוך בתנועה מהירה. בעוד שמודול מצלמת אנדוסקופ סטנדרטי או מודול מצלמת USB עובדים עבור וידאו יומיומי, גרסאות מהירות פותחות עולם של ניתוח תנועה. עבור חובבים, מודול מצלמה raspberry pi עם תריס גלובלי CMOS Camera Module היא נקודת כניסה במחיר סביר. לשימוש מקצועי, מוצרי מודול מצלמות USB מהירים ייעודיים מציעים נוחות הכנס-הפעל. לא משנה מה הצורך שלך, הבנת קצב הפריימים, סוג התריס והממשק ינחה אותך למצלמה הנכונה.

אם אתה צריך מודול מצלמה מהירות גבוהה מותאם אישית עבור הפרויקט המוטמע שלך, צור קשר עם Sincere. אנו מתכננים ומייצרים פתרונות CMOS Camera Module המותאמים לדרישות המהירות והרזולוציה שלך.