Wie man das perfekte 5MP MIPI CSI‑2 Kameramodul für industrielle Robotik auswählt

Im dynamischen Umfeld der Industrierobotik ist die Wahl des Kameramoduls entscheidend. Ein 5MP MIPI CSI‑2Kameramodul, mit seinen hochauflösenden Fähigkeiten und einer effizienten Schnittstelle, kann die Leistung von Industrierobotern erheblich verbessern. Dieser Blogbeitrag wird Sie durch die entscheidenden Faktoren führen, die Sie bei der Auswahl des perfekten 5MP MIPI CSI‑2 Kameramoduls für Ihre Anwendungen in der Industrierobotik berücksichtigen sollten.​

Die Mobile Industry Processor Interface Camera Serial Interface 2 (MIPI CSI‑2) ist ein Hochgeschwindigkeits-Serien-Schnittstellenstandard. Sie wurde entwickelt, um Bilddaten von einem Bildsensor an einen Host-Prozessor, wie z.B. einen Anwendungsprozessor in einem Industrieroboter, zu übertragen. Die MIPI CSI‑2-Schnittstelle bietet mehrere Vorteile, darunter Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung, niedriger Stromverbrauch und eine relativ einfache physische Verbindung. Dies macht sie zu einer idealen Wahl für Anwendungen in der industriellen Robotik, bei denen die Echtzeit-Bildverarbeitung und Energieeffizienz entscheidend sind.

Mit einer 5MP-Auflösung sollte das Kameramodul in der Lage sein, detaillierte Bilder aufzunehmen. Allerdings ist die Auflösung nicht der einzige Faktor, der die Bildqualität bestimmt. Achten Sie auf Kameramodule mit hochwertigen Bildsensoren. Sensoren von renommierten Herstellern wie Sony, onsemi und anderen verfügen oft über fortschrittliche Funktionen wie die Rückbeleuchtungstechnologie (BSI). BSI-Sensoren können mehr Licht erfassen, was zu einer besseren Bildqualität führt, insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen. Zum Beispiel bietet der onsemi AR0521-Sensor, der häufig in 5MP MIPI CSI‑2-Kameramodulen verwendet wird, aufgrund seiner BSI-Technologie eine hohe Leistung bei schwachem Licht.

Berücksichtigen Sie auch die Farbgenauigkeit und den Dynamikbereich des Kameramoduls. Ein großer Dynamikbereich ermöglicht es der Kamera, Details sowohl in hellen als auch in dunklen Bereichen eines Bildes gleichzeitig festzuhalten. Dies ist besonders wichtig in industriellen Umgebungen, in denen die Lichtverhältnisse stark variieren können.

Die Bildrate eines Kameramoduls bestimmt, wie viele Bilder es pro Sekunde aufnehmen kann. In industriellen Robotikanwendungen ist eine hohe Bildrate für die Echtzeitüberwachung und -steuerung unerlässlich. Wenn der Roboter beispielsweise Aufgaben wie Hochgeschwindigkeitsinspektionen oder Pick-and-Place-Operationen ausführt, wird ein Kameramodul mit einer Bildrate von mindestens 30 Bildern pro Sekunde (fps) empfohlen. Einige fortschrittliche 5MP MIPI CSI‑2-Kameramodule können Bildraten von bis zu 60 fps oder sogar höher erreichen, was flüssigere Video-Streams und genauere Bewegungsverfolgung ermöglicht.

Stellen Sie sicher, dass das 5MP MIPI CSI‑2-Kameramodul mit dem Hostprozessor in Ihrem Industrieroboter kompatibel ist. Die MIPI CSI‑2-Schnittstelle hat verschiedene Lane-Konfigurationen, wie 1 - Lane, 2 - Lane und 4 - Lane. Der Hostprozessor sollte die gleiche Lane-Konfiguration wie das Kameramodul unterstützen, um einen optimalen Datentransfer zu gewährleisten. Überprüfen Sie außerdem, ob es zusätzliche Schnittstellenanforderungen gibt, wie z. B. I²C zur Kamerasteuerung. Einige Kameramodule benötigen möglicherweise auch einen bestimmten Steckertyp, stellen Sie also sicher, dass es problemlos in Ihre bestehende Einrichtung integriert werden kann.

Für Anwendungen, die eine präzise Kontrolle darüber erfordern, wann die Kamera ein Bild aufnimmt, sind Auslösefunktionen unerlässlich. Suchen Sie nach Kameramodulen, die sowohl Hardware- als auch Softwareauslösung unterstützen. Die Hardwareauslösung kann verwendet werden, wenn die Kamera sofort auf ein externes Ereignis reagieren muss, wie z. B. die Erkennung eines Objekts in einer bestimmten Position. Die Softwareauslösung hingegen kann nützlich sein für komplexere Steuerungsszenarien, in denen das Steuerungssystem des Roboters mehrere Aktionen koordinieren muss.

Zusätzlich sollten Kameramodule mit zusätzlichen I/O-Funktionen in Betracht gezogen werden. Diese können GPIO (General - Purpose Input/Output) Pins umfassen, die verwendet werden können, um andere Sensoren oder Aktuatoren im industriellen Roboter-Setup anzuschließen. Zum Beispiel kann ein GPIO-Pin verwendet werden, um eine externe Lichtquelle zu steuern, um optimale Lichtverhältnisse für die Bildaufnahme zu gewährleisten.

Industrieroboter arbeiten häufig in Umgebungen, in denen die Energieeffizienz ein Anliegen ist. Ein 5MP MIPI CSI‑2 Kameramodul mit niedrigem Stromverbrauch kann helfen, die Gesamtstromanforderungen des Roboters zu reduzieren. Einige Kameramodule sind mit energiesparenden Funktionen ausgestattet, wie der Fähigkeit, in einen energiesparenden Standby-Modus zu wechseln, wenn sie nicht verwendet werden. Dies spart nicht nur Energie, sondern verlängert auch die Lebensdauer der Energiequelle des Roboters, insbesondere in batteriebetriebenen Anwendungen.

Die physische Größe und Form des Kameramoduls sind wichtige Faktoren, insbesondere in Anwendungen, in denen der Platz begrenzt ist. Einige 5MP MIPI CSI‑2-Kameramodule sind in kompakten Formfaktoren erhältlich, wie z. B. Bare-Board-Module mit einem kleinen Fußabdruck. Berücksichtigen Sie auch die Montagemöglichkeiten. Einige Module werden mit Standardhaltern wie M12-Objektivhaltern oder C/CS-Halterungen geliefert, die leicht in verschiedene industrielle Roboterkonfigurationen integriert werden können.

Berücksichtigen Sie auch die Umweltbedingungen, unter denen das Kameramodul betrieben wird. Wenn der Roboter in rauen Industrieumgebungen eingesetzt wird, suchen Sie nach Kameramodulen, die robust sind und Faktoren wie Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und Vibrationen standhalten können. Einige Kameramodule sind so konzipiert, dass sie in einem breiten Temperaturbereich von - 25 °C bis + 85 °C betrieben werden können, was sie für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen geeignet macht.​

PHYTEC's VM - 017 ist ein 5MP MIPI CSI‑2 Kameramodul, das für industrielle Anwendungen geeignet ist. Es verwendet den cmos-Sensor ar0521 von on semiconductor, der für seine hohe Leistung bei schwachem Licht und die Technologie der Rückseitenbeleuchtung bekannt ist. Das Modul hat eine Datenrate von > 6 gb/s mit einer variablen Datenbreite von 6 bis 24 Bit. Es hat die Größe 34 mm x 34 mm und ist in monochromen oder farbigen Versionen erhältlich. Es bietet auch verschiedene Gehäusevarianten, einschließlich einer Sensorplatine, eines M12-Objektivhalters oder einer C/CS-Montagehalterung.

Die Alvium 1500 C von Allied Vision ist eine Einstiegs-MIPI CSI-2-Schnittstellenkamera, die für eingebettete Vision-Anwendungen optimiert ist und in der industriellen Robotik eingesetzt werden kann. Sie verfügt über einen Board-Level-ISP (Image Signal Processor), der einige der Verarbeitungsaufgaben vom Hauptprozessor des Roboters entlasten kann. Sie unterstützt eine Auflösung von bis zu 5 MP und bietet hohe Bildraten. Das Kameramodul hat eine Hochgeschwindigkeits-MIPI CSI-2-Schnittstelle mit bis zu 4 Kanälen. Es verfügt außerdem über ein intelligentes Energiemanagement, das es für energieeffiziente Anwendungen geeignet macht.

Das B - CAMS - IMX von STMicroelectronics ist ein Kameramodul, das in industriellen Robotikanwendungen verwendet werden kann. Es basiert auf dem hochauflösenden Sony IMX335LQN Bildsensor mit 514 effektiven Pixeln. Dieses Modul integriert auch andere Sensoren wie den VL53L5CX 8x8 Multi-Zonen-ToF-Sensor von STM und die ISM330DLC iNEMO® 6-Achsen-Inertialmesseinheit. Es hat ein hochpräzises, hochstabiles und energieeffizientes Design. Es kann mit jedem STM32-Board verwendet werden, das über eine MIPI CSI - 2® Schnittstelle und einen 22-poligen FFC-Anschluss verfügt.

Eine Fertigungsanlage verwendete Industrieroboter zur Qualitätsinspektion kleiner elektronischer Komponenten. Sie installierten ein 5MP MIPI CSI‑2 Kameramodul mit hochauflösenden Fähigkeiten und einer schnellen Bildrate. Die Kamera war in der Lage, detaillierte Bilder der Komponenten mit hoher Geschwindigkeit aufzunehmen. Der hochwertige Bildsensor und der große Dynamikbereich des Kameramoduls ermöglichten es, selbst die kleinsten Mängel in den Komponenten zu erkennen, was den gesamten Qualitätskontrollprozess verbesserte. Die Auslösefunktion der Kamera war in das Bewegungssteuerungssystem des Roboters integriert, um sicherzustellen, dass Bilder zur richtigen Zeit während des Inspektionsprozesses aufgenommen wurden.

In einem Lagerumfeld wurden autonome geführte Fahrzeuge (AGVs) mit 5MP MIPI CSI‑2 Kameramodulen ausgestattet. Die Kameras wurden für die Navigation und Hinderniserkennung verwendet. Die hochauflösenden Bilder, die von den Kameramodulen aufgenommen wurden, ermöglichten es den AGVs, ihre Umgebung genau zu identifizieren, einschließlich der Position von Regalen, anderen Fahrzeugen und potenziellen Hindernissen. Der geringe Stromverbrauch der Kameramodule war vorteilhaft, da er die Batterielebensdauer der AGVs verlängerte. Die Kompatibilität der Kameramodule mit dem Steuerungssystem des AGVs über die MIPI CSI‑2 Schnittstelle gewährleistete einen nahtlosen Datentransfer und eine Echtzeitverarbeitung der aufgenommenen Bilder.

Die Auswahl des perfekten 5MP MIPI CSI‑2 Kameramoduls für die industrielle Robotik erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung mehrerer Faktoren. Durch die Bewertung der Auflösung, der Bildrate, der Schnittstellenkompatibilität, der Trigger- und I/O-Funktionen, des Stromverbrauchs sowie der mechanischen und umwelttechnischen Aspekte können Sie eine informierte Entscheidung treffen. Das richtige Kameramodul kann die Leistung Ihrer Industrieroboter verbessern und es ihnen ermöglichen, Aufgaben in verschiedenen industriellen Anwendungen genauer, effizienter und zuverlässiger auszuführen.