IntroducciónEn el mundo actual, las cámaras digitales se han vuelto muy comunes gracias a las nuevas tecnologías y a precios muy accesibles. Uno de los principales impulsores de la introducción de estas nuevas tecnologías son los sensores de imagen CMOS. El módulo de cámara CMOS ha resultado más económico de fabricar en comparación con otros. Gracias a las nuevas funciones incorporadas en las cámaras modernas con sensores CMOS, la obtención de fotografías nítidas y de alta calidad es una característica destacada.El principal fabricante de módulos de cámaraSe ha incorporado una cámara integrada con mayor rendimiento y una velocidad de captura de imágenes superior. Los sensores CMOS garantizan la lectura de los circuitos con la función fotosensible. La arquitectura de píxeles actual también ha cambiado radicalmente, lo que ha permitido capturar imágenes con una excelente calidad. Los sensores de imagen CMOS convierten la luz en electrones, por lo que en los dispositivos modernos se ha introducido el módulo de cámara USB por sus avanzadas características.
¿Qué es un módulo de cámara?
Un módulo de cámara o módulo de cámara compacta es un sensor de imagen de alta gama integrado con la unidad de control electrónico, la lente, el procesador de señal digital y la interfaz, como USB o CSI. El módulo de cámara se ha utilizado ampliamente en diversas aplicaciones, entre las que se incluyen:
- Inspección industrial
- Tráfico y seguridad
- Comercio minorista y finanzas
- Hogar y entretenimiento
- Salud y Nutrición
Con el desarrollo de la tecnología y las infraestructuras de internet, la velocidad de la red ha mejorado notablemente, junto con la introducción de nuevos dispositivos de imagen fotográfica. Los módulos de cámara se utilizan ampliamente en teléfonos inteligentes, tabletas, ordenadores, robots, drones, dispositivos médicos, dispositivos electrónicos y muchos otros. El auge de la tecnología de imagen fotográfica ha propiciado la introducción de cámaras de 5, 8, 13, 20, 24 megapíxeles y más.
El módulo de la cámara contiene los siguientes componentes, tales como:
- Sensor de imagen
- Lente
- Procesamiento digital de señales
- Filtro infrarrojo
- Circuito impreso flexible o placa de circuito impreso
- Conector
Lente:
La lente es la parte fundamental de cualquier cámara y desempeña un papel crucial en la calidad de la luz que incide en el sensor de imagen, determinando así la calidad de la imagen resultante. Elegir la lente adecuada para cada aplicación es todo un arte, concretamente, un campo de la óptica. Existen diversos parámetros ópticos que deben considerarse para seleccionar la lente que cumpla con los requisitos de la aplicación, como la composición, el material (plástico o vidrio), la distancia focal efectiva, el número F, el campo de visión, la profundidad de campo, la distorsión de TV, la iluminación relativa, la MTF, etc.
Sensor de imagen
Un sensor de imagen es un sensor que detecta y transmite información utilizada para crear una imagen. El sensor es la clave para laMódulo de cámaraPara determinar la calidad de la imagen, tanto en la cámara de un smartphone como en la de una cámara digital, los sensores desempeñan un papel fundamental. Actualmente, el sensor CMOS es más popular y su fabricación es mucho menos costosa que la del sensor CCD.
Tipo de sensor: CCD frente a CMOS
Sensor CCD: Las ventajas del CCD son su alta sensibilidad, bajo ruido y gran relación señal-ruido. Sin embargo, su proceso de producción es complejo, su costo y su consumo de energía son elevados. Sensor CMOS: La ventaja del CMOS radica en su alta integración (al integrar un convertidor analógico-digital (AADC) con un procesador de señal, se puede reducir considerablemente su tamaño), su bajo consumo de energía y su bajo costo. No obstante, presenta un ruido relativamente alto, baja sensibilidad y exige una fuente de luz de alta calidad.
DSP:
Los parámetros de la señal de imagen digital también se optimizan mediante una serie de complejos algoritmos matemáticos. Lo más importante es que las señales se transmiten al almacenamiento o a los componentes de visualización.
El marco de la estructura DSP incluye
- proveedor de servicios de Internet
- codificador JPEG
- controlador de dispositivo USB
Diferencia entre módulo de cámara USB y módulo de cámara con sensor/módulo de cámara CMOS. Módulo de cámara USB 2.0:
El módulo de cámara USB 2.0 integra directamente la unidad de cámara y la unidad de captura de vídeo, conectándose al sistema host mediante la interfaz USB. Actualmente, los módulos de cámara digital del mercado se basan fundamentalmente en la nueva interfaz de transmisión de datos USB 2.0. Los ordenadores y otros dispositivos móviles se conectan directamente mediante la interfaz USB, simplemente conectándolos y listo. Estos módulos de cámara USB 2.0 compatibles con UVC son compatibles con software Windows (DirectShow) y Linux (V4L2) y no requieren controladores.
- Estándar de clase de vídeo USB (UVC)
- El ancho de banda máximo de transmisión de USB 2.0 es de 480 Mbps (es decir, 60 MB/s).
- Sencillo y rentable
- Conectar y jugar
- Alta compatibilidad y estabilidad
- Mayor rango dinámico
Tras ser procesada por el software del sistema operativo estándar compatible con los estándares UVC, la señal digital se envía a la pantalla.
Módulo de cámara USB 3.0:
En comparación con los módulos de cámara USB 2.0, las cámaras USB 3.0 permiten una transmisión a mayor velocidad, y la interfaz USB 3.0 es totalmente compatible con la interfaz USB 2.0.
- El ancho de banda máximo de transmisión de USB 3.0 es de hasta 5,0 Gbps (640 MB/s).
- Definición de 9 pines en comparación con USB 2.0 de 4 pines.
- Totalmente compatible con USB 2.0
- Conectividad SuperSpeed
Módulo de cámara CMOS (CCM)
El CCM o Módulo de Cámara Coms también se denomina Módulo de Cámara Semiconductor Complementario de Óxido Metálico, cuyo dispositivo central es útil para diversas aplicaciones, como equipos de cámara portátiles. En comparación con los sistemas de cámara tradicionales, el CCM tiene muchas características que incluyen:
- Miniaturización
- Bajo consumo de energía
- Imagen de alta calidad
- Bajo costo
Principio de funcionamiento del módulo de cámara USB
La imagen óptica generada por la escena a través de la lente (LENS) se proyecta sobre la superficie del sensor de imagen (SENSOR) y se convierte en una señal eléctrica. Esta señal se transforma en una señal de imagen digital mediante conversión analógica-digital (A/D). Se envía al chip de procesamiento digital (DSP) para su procesamiento y, posteriormente, se transmite al ordenador a través de la interfaz de entrada/salida (E/S) para su procesamiento. Finalmente, la imagen se visualiza en la pantalla (DISPLAY).
¿Cómo probar cámaras USB y módulos de cámara CMOS (CCM)? Cámara USB: (Software Amcap, por ejemplo)
Paso 1: Conecte la cámara con un cable USB.
Paso 2: Conecte el cable USB al PC o al teléfono móvil mediante un adaptador OTG.
Amcap:
Abra AMCap ySeleccione su módulo de cámara:
Seleccione la resolución en Opción >> Pin de captura de vídeo
Ajusta las funciones de la cámara como Brillo, Contraste, Balance de blancos... en Opciones >> Filtro de captura de vídeo
Amcap te permite capturar imágenes y vídeos.
CCM:
CCM es más complicado ya que la interfaz es MIPI o DVP y el DSP está separado del módulo. Es común usar una placa adaptadora Dothinkey y una placa hija para realizar pruebas en producción:
Placa adaptadora Dothinkey:
Conecte el módulo de la cámara con la placa hija (PIC-2).
Abra el software de prueba
Información sobre el proceso personalizado del módulo de cámara
Con cientos de miles de aplicaciones para módulos de cámara, los módulos de cámara OEM estándar no pueden satisfacer todos los requisitos específicos, por lo que el proceso de personalización se ha vuelto necesario y popular. La modificación del hardware y el firmware, incluyendo las dimensiones del módulo, el ángulo de visión de la lente, el tipo de enfoque automático/fijo y el filtro de la lente, impulsa la innovación.
La ingeniería no recurrente (NRE) abarca por completo la investigación, el desarrollo y el diseño para la producción de un nuevo producto, incluyendo los costos iniciales. Es importante destacar que la NRE es un costo único que puede estar asociado con el diseño, la fabricación de un nuevo producto o equipo. Esto también incluye los costos derivados de un nuevo proceso. Si el cliente acepta la NRE, el proveedor enviará el plano para su confirmación tras el pago.
Flujo de requisitos personalizados
- Puede proporcionarnos dibujos o muestras, así como solicitar la documentación elaborada por nuestro equipo de ingeniería.
- Comunicación
- Nos comunicaremos con usted en detalle para determinar el producto que necesita e intentaremos ofrecerle el más adecuado según sus necesidades.
- Desarrollo de muestras
- Determinar los detalles de la muestra de desarrollo y el plazo de entrega. Mantener una comunicación fluida en todo momento para garantizar un progreso sin contratiempos.
- Pruebas de muestras
- Prueba y envejecimiento en tu aplicación, retroalimentación de los resultados de la prueba, no es necesario modificar, producción en masa.
Preguntas que debe hacerse antes de personalizar un módulo de cámara ¿Cuáles son los requisitos?
El módulo de cámara USBDebe cumplir con los siguientes requisitos. Son los componentes más importantes que aportan claridad a la fotografía y un buen funcionamiento. Los componentes están bien especificados y se conectan mediante circuitos integrados CMOS y CCD. Debe funcionar según las necesidades del usuario y ser una opción de cámara fácil de usar. Se conecta con numerosos dispositivos, ofreciendo una solución perfecta para las necesidades de conexión USB de la cámara.
- Lente
- sensor
- Procesamiento digital de señales (DSP)
- tarjeta de circuito impreso
¿Qué resolución buscas en una cámara USB?
La resolución es un parámetro que se utiliza para medir la cantidad de datos en una imagen de mapa de bits, generalmente expresada en dpi (puntos por pulgada). En pocas palabras, la resolución de la cámara se refiere a su capacidad para analizar la imagen, es decir, al número de píxeles del sensor de imagen. La resolución máxima corresponde a la capacidad de la cámara para capturar imágenes con el mayor número de píxeles. La resolución actual de un sensor CMOS de 30W píxeles es de 640 × 480, y la de un sensor CMOS de 50W píxeles es de 800 × 600. Estos dos valores representan las unidades de medida del número de puntos en el ancho y largo de la imagen. La relación de aspecto de una imagen digital suele ser de 4:3.
En aplicaciones prácticas, si la cámara se usa para chat web o videoconferencias, cuanto mayor sea la resolución, mayor será el ancho de banda de red requerido. Por lo tanto, los consumidores deben prestar atención a este aspecto y elegir una resolución adecuada para sus productos según sus necesidades.
¿El ángulo del campo de visión (FOV)?
El ángulo FOV se refiere al rango que puede cubrir el objetivo. (El objetivo no cubrirá el objeto si este excede dicho ángulo). Un objetivo de cámara puede cubrir un amplio rango de escenas, generalmente expresado mediante un ángulo. Este ángulo se denomina FOV del objetivo. El área que abarca el sujeto a través del objetivo en el plano focal para formar una imagen visible es el campo de visión del objetivo. El FOV debe determinarse según el entorno de aplicación: cuanto mayor sea el ángulo del objetivo, mayor será el campo de visión, y viceversa.
Dimensiones de la cámara para su aplicación
Los principales parámetros que se han calculado con el módulo de la cámara son las dimensiones, que varían más según los diferentes requisitos.
Dependiendo del tamaño y el formato óptico. Tiene un campo de visión y una distancia focal para acceder con el cálculo de dimensiones del objeto. Incluye la distancia focal posterior e incluye una lente perfecta para el formato. El tamaño óptico de la lente debe ajustarse a su aplicación y depende de una convencional. El diámetro varía según los sensores más grandes e implementa con tapas de lente. Depende de la forma de viñeteo u oscuridad en la esquina de las imágenes.
Con cientos de miles de aplicaciones para módulos de cámara, las dimensiones del módulo representan el factor que más varía. Nuestros ingenieros tienen la capacidad de desarrollar las dimensiones exactas que mejor se adapten a su proyecto específico.
El EAU de los productos
El precio del producto depende de sus especificaciones. La cámara USB con EAU pequeña no se recomienda como una cámara personalizada. Ante la constante demanda y los requisitos de personalización (lente, tamaño, sensor, etc.), un módulo de cámara personalizado es la mejor opción.
Elegir el módulo de cámara adecuado
En general, la mayoría de los clientes se concentrarán enel módulo de cámara derechoNunca se sabrá qué tipo de lente se necesita usar aquí. Se ha utilizado una gran cantidad de teoría para ayudar a las personas a elegir la lente perfecta y el módulo de cámara ideal. La lente que elijas dependerá completamente del proceso que vayas a utilizar. Debido a las diferentes soluciones del sensor y el DSP, las lentes y los efectos de imagen del módulo de cámara también varían mucho. Algunas cámaras se pueden usar en diversas aplicaciones, pero otras solo se pueden usar en aplicaciones específicas para obtener los mejores resultados de imagen. Algunas cámaras de nivel profesional pueden capturar imágenes en entornos con poca luz, pero a un precio relativamente alto.
Impactos efectivos:
Si instalas la cámara en tu oficina o habitación pequeña, una distancia focal de 2,8 mm será suficiente. Si la instalas en tu patio trasero, necesitarás una distancia focal de entre 4 mm y 6 mm. La distancia focal aumenta a medida que el espacio se amplía. Si la necesitas para tu fábrica o calle, necesitarás una distancia focal de 8 mm o 12 mm, ya que el espacio será mucho mayor.
Cuando se elige un módulo de cámara para luz infrarroja cercana (NIR), la respuesta espectral del módulo estará determinada principalmente por el material de la lente o del sensor. Los sensores, basados en silicio, ofrecen una respuesta excepcional a la luz NIR. En comparación con la luz visible (850 nm), la sensibilidad a 940 nm es mucho menor. Aun así, se puede obtener una imagen de alta calidad. El concepto clave en este proceso es generar suficiente luz para que la cámara detecte el fenómeno. El momento preciso para activar la cámara y capturar el movimiento exacto varía considerablemente. En ese caso, la señal se envía con la intensidad adecuada, lo que permite seleccionar el módulo de cámara correcto.
Conclusión
Según lo expuesto anteriormente, el módulo de cámara USB cuenta con todas las funciones necesarias y se ensambla con un módulo de zoom automático. El enfoque fijo del módulo de cámara USB incluye una lente, una base de espejo, un circuito integrado fotosensible, entre otros componentes. Es importante que los usuarios conozcan las diferencias entre los módulos de cámara USB y MIPI.
A módulo de cámara personalizadoes más adecuado para el desarrollo de nuevas aplicaciones. Porque el módulo de cámara personalizado se puede construir en base a los requisitos especificados. De la tendencia de desarrollo de la cámara podemos aprender: Primero, las cámaras con más píxeles (13 millones, 16 millones), sensor de imagen de alta calidad (CMOS), alta velocidad de transmisión (USB2.0, USB3.0 y otras interfaces rápidas) serán la tendencia futura; Segundo, personalización y especialización (solo usado como dispositivo de entrada de video profesional), multifuncional (con otras funciones, como la unidad flash adjunta, la tendencia hacia las cámaras digitales, también es concebible que la cámara pueda tener la función de un escáner en el futuro), etc. Tercero, la experiencia del usuario es crucial, más fácil de usar, más fácil de usar y funciones de aplicación más prácticas son las necesidades reales de los clientes.
Fecha de publicación: 20 de noviembre de 2022
