O Guia Definitivo para Personalizar um Módulo de Câmera

No mundo moderno, as câmeras digitais tornaram-se extremamente comuns, com novas tecnologias a preços cada vez mais acessíveis. Um dos principais fatores que impulsionaram a introdução dessa nova tecnologia foram os sensores de imagem CMOS. O módulo de câmera CMOS tem um custo de fabricação menor em comparação com outros. Com os novos recursos introduzidos nas câmeras modernas com sensores CMOS, a captura de imagens nítidas tornou-se uma realidade.O principal fabricante de módulos de câmeraOs dispositivos modernos vêm com câmeras integradas de desempenho aprimorado e maior taxa de captura de imagens. Os sensores CMOS garantem a leitura dos circuitos com o recurso fotossensível. A arquitetura de pixels também mudou radicalmente nos dias atuais, contribuindo para a captura de imagens com excelente qualidade. Os sensores de imagem CMOS (semicondutor de óxido metálico complementar) convertem luz em elétrons, e, por isso, o módulo de câmera USB foi introduzido em dispositivos modernos devido aos seus recursos avançados.

O que é um módulo de câmera?

Um módulo de câmera ou módulo de câmera compacto é um sensor de imagem de alta qualidade integrado com a unidade de controle eletrônico, lente, processador de sinal digital e interface, como USB ou CSI. O módulo de câmera tem sido amplamente utilizado em diversas aplicações, incluindo:

• Inspeção industrial
• Trânsito e Segurança
• Varejo e Finanças
• Casa e Entretenimento
• Saúde e Nutrição

Com o desenvolvimento da tecnologia e das facilidades de acesso à internet, a velocidade da rede melhorou significativamente, juntamente com a introdução de novos dispositivos de imagem fotográfica. Os módulos de câmera têm sido amplamente utilizados em smartphones, tablets, PCs, robôs, drones, dispositivos médicos, dispositivos eletrônicos e muitos outros. O crescimento exponencial da tecnologia de imagem fotográfica abriu caminho para o surgimento de câmeras com 5 megapixels, 8 megapixels, 13 megapixels, 20 megapixels, 24 megapixels e resoluções ainda maiores.

O módulo da câmera contém os seguintes componentes:

• Sensor de imagem
• Lente
• Processamento Digital de Sinais
• Filtro infravermelho
• Circuito impresso flexível ou placa de circuito impresso
• Conector

Lente:

A parte mais crítica de qualquer câmera é a lente, que desempenha um papel fundamental na qualidade da luz que incide sobre o sensor de imagem e, consequentemente, na qualidade da imagem resultante. Escolher a lente certa para sua aplicação é uma ciência, mais precisamente, uma ciência da óptica. Existem diversos parâmetros ópticos a serem considerados na escolha da lente que atenda aos requisitos da aplicação, influenciando a seleção, como a composição da lente, sua construção (plástico ou vidro), distância focal efetiva, número f, campo de visão, profundidade de campo, distorção de transmissão, iluminação relativa, MTF, etc.

Sensor de imagem

Um sensor de imagem é um sensor que detecta e transmite informações usadas para formar uma imagem. O sensor é a chave para a...Módulo da câmeraPara determinar a qualidade da imagem, os sensores desempenham um papel fundamental, seja em câmeras de smartphones ou câmeras digitais. Atualmente, os sensores CMOS são mais populares e muito mais baratos de fabricar do que os sensores CCD.

Tipo de sensor: CCD vs. CMOS

Sensor CCD – As vantagens do CCD são alta sensibilidade, baixo ruído e alta relação sinal-ruído. Porém, o processo de produção é complexo, o custo é elevado e o consumo de energia também. Sensor CMOS – A vantagem do CMOS é sua alta integração (integrando um conversor analógico-digital (AADC) com um processador de sinal, o que permite uma redução significativa de tamanho), baixo consumo de energia e baixo custo. Porém, o ruído é relativamente alto, a sensibilidade é baixa e há altas exigências em relação à fonte de luz.

DSP:

Os parâmetros do sinal de imagem digital também são otimizados com a ajuda de uma série de algoritmos matemáticos complexos. Mais importante ainda, os sinais são transmitidos para o armazenamento ou para os componentes de exibição.

A estrutura DSP inclui

• Provedor de serviços de internet
• Codificador JPEG
• controlador de dispositivo USB

Qual a diferença entre um módulo de câmera USB e um módulo de câmera com sensor/módulo de câmera CMOS? Módulo de câmera USB 2.0:

O módulo de câmera USB 2.0 integra a unidade da câmera e a unidade de captura de vídeo diretamente, conectando-se ao SISTEMA HOST através da interface USB. Atualmente, os módulos de câmera digital disponíveis no mercado são baseados na nova interface de transmissão de dados USB 2.0. Computadores e outros dispositivos móveis são conectados diretamente através da interface USB, de forma simples e rápida (plug and play). Esses módulos de câmera USB 2.0, compatíveis com UVC, são compatíveis com os softwares Windows (DirectShow) e Linux (V4L2) e não requerem drivers.

• Padrão USB Video Class (UVC)
• A largura de banda máxima de transmissão do USB 2.0 é de 480 Mbps (ou seja, 60 MB/s).
• Simples e econômico
• Conecte e use
• Alta compatibilidade e estabilidade
• Maior alcance dinâmico

Após ser processado pelo software no sistema operacional padrão compatível com os padrões UVC, o sinal digital é enviado para o visor.

Módulo de câmera USB 3.0:

Em comparação com módulos de câmera USB 2.0, as câmeras USB 3.0 permitem transmissão em velocidades mais altas, e a interface USB 3.0 é totalmente compatível com a USB 2.0.

• A largura de banda máxima de transmissão do USB 3.0 é de até 5,0 Gbps (640 MB/s).
• Definição de 9 pinos em comparação com os 4 pinos do USB 2.0.
• Totalmente compatível com USB 2.0
• Conectividade SuperSpeed

Módulo de câmera CMOS (CCM)

O CCM, ou Módulo de Câmera de Comunicação, também chamado de Módulo de Câmera Semicondutor de Óxido Metálico Complementar, tem seu dispositivo principal útil para diversas aplicações, como equipamentos de câmera portáteis. Comparado aos sistemas de câmera tradicionais, o CCM possui muitos recursos, incluindo:

• Miniaturização
• Baixo consumo de energia
• Imagem de alta qualidade
• Baixo custo

Princípio de funcionamento do módulo de câmera USB

A imagem óptica gerada pela cena através da lente (LENS) é projetada na superfície do sensor de imagem (SENSOR) e, em seguida, convertida em um sinal elétrico. Após a conversão A/D (Analógico/Digital), o sinal é convertido em um sinal de imagem digital. Em seguida, é enviado ao chip de processamento digital (DSP) para processamento e, posteriormente, transmitido ao computador através da interface de entrada/saída (I/O) para ser exibido no monitor (DISPLAY).

Como testar câmeras USB e módulos CMOS (CCM)? Câmera USB: (Software Amcap, por exemplo)

Passo 1: Conecte a câmera a uma porta USB.

Passo 2: Conecte o cabo USB ao PC ou celular através de um adaptador OTG.

Amcap:

Abra o AMCap eSelecione o módulo da sua câmera:

Selecione a resolução em Opção >> Pino de Captura de Vídeo

Ajuste as configurações da câmera, como brilho, contraste e balanço de branco, em Opções >> Filtro de Captura de Vídeo

O Amcap permite capturar imagens e vídeos.

CCM:

O CCM é mais complexo, pois a interface é MIPI ou DVP e o DSP é separado do módulo. O uso de uma placa adaptadora Dothinkey e uma placa filha para testes é comum na produção.

Placa adaptadora Dothinkey:

Conecte o módulo da câmera à placa filha (imagem 2).

Abra o software de teste.

Análise personalizada do processo do módulo de câmera

Com centenas de milhares de aplicações para módulos de câmeras, os módulos de câmeras OEM padrão não conseguem atender a todos os requisitos específicos. Assim, o processo de personalização torna-se uma necessidade e uma tendência, permitindo a modificação de hardware e firmware, incluindo dimensões do módulo, ângulo de visão da lente, tipo de foco automático/fixo e filtro de lente, para impulsionar a inovação.

A engenharia não recorrente (NRE, na sigla em inglês) abrange integralmente a pesquisa, o desenvolvimento e o projeto para a produção de um novo produto, incluindo os custos iniciais. É importante ressaltar que a NRE é um custo único que pode estar associado ao projeto, à fabricação de um novo produto ou equipamento, e também se aplica a novos processos. Se o cliente concordar com a NRE, o fornecedor enviará o desenho para confirmação após o pagamento.

Fluxo de requisitos personalizados

1. Você pode fornecer desenhos ou amostras, bem como solicitar documentação desenvolvida por nossa equipe de engenharia.
2. Comunicação
3. Entraremos em contato com você detalhadamente para determinar o produto que você precisa e tentaremos encontrar o produto mais adequado às suas necessidades.
4. Desenvolvimento de amostras
5. Defina os detalhes da amostra para desenvolvimento e o prazo de entrega. Mantenha a comunicação constante para garantir um progresso tranquilo.
6. Teste de amostra
7. Teste e verifique a idade de sua aplicação, receba feedback sobre os resultados dos testes, sem necessidade de modificações, produção em massa.

Perguntas que você deve fazer antes de personalizar um módulo de câmera: Quais são os requisitos?

O módulo de câmera USBDeve atender aos seguintes requisitos. São os componentes mais importantes que contribuem para a nitidez da imagem e o bom funcionamento. Os componentes são bem especificados, conectados por meio de circuitos integrados CMOS e CCD. Deve funcionar de acordo com as necessidades do usuário e ser uma opção de câmera fácil de usar. Conectará-se a diversos dispositivos, oferecendo uma solução perfeita para as necessidades de conexão USB da câmera.

• Lente
• sensor
• DSP
• Placa de circuito impresso

Qual a resolução desejada para uma câmera USB?

Resolução é um parâmetro usado para medir a quantidade de dados em uma imagem bitmap, geralmente expressa em dpi (pontos por polegada). Simplificando, a resolução da câmera se refere à capacidade da câmera de analisar a imagem, ou seja, ao número de pixels do sensor de imagem da câmera. A resolução mais alta é aquela que a câmera consegue representar com a maior resolução possível, ou seja, o maior número de pixels na câmera. A resolução atual de um sensor CMOS de 30W pixels é de 640×480, e a resolução de um sensor CMOS de 50W pixels é de 800×600. Os dois números da resolução representam as unidades de medida do número de pontos na largura e na altura de uma imagem. A proporção de aspecto de uma imagem digital geralmente é 4:3.

Na prática, se a câmera for usada para bate-papo online ou videoconferência, quanto maior a resolução, maior a largura de banda da rede necessária. Portanto, os consumidores devem estar atentos a esse aspecto e escolher uma resolução adequada às suas necessidades.

O ângulo de campo de visão (FOV)?

O ângulo do campo de visão (FOV) refere-se à área que a lente pode cobrir. (O objeto não será coberto pela lente quando o ângulo for maior que esse limite.) Uma lente de câmera pode cobrir uma ampla gama de cenas, geralmente expressa por um ângulo. Esse ângulo é chamado de campo de visão da lente. A área coberta pelo objeto através da lente no plano focal para formar uma imagem visível é o campo de visão da lente. O campo de visão deve ser definido de acordo com o ambiente de aplicação. Quanto maior o ângulo da lente, mais amplo o campo de visão, e vice-versa.

Dimensões da câmera para sua aplicação

Os principais parâmetros calculados com o módulo da câmera são as dimensões, que variam bastante de acordo com as diferentes necessidades.

Dependendo do tamanho e do formato óptico, o sensor possui um campo de visão e distância focal que permitem o cálculo das dimensões do objeto. Isso inclui a distância focal traseira e uma lente ideal para o formato. O tamanho óptico da lente deve ser adequado à sua aplicação e depende de um modelo convencional. O diâmetro varia conforme o tamanho do sensor e o uso de tampas de lente. A presença de vinhetas ou áreas escuras nos cantos das imagens também influencia.

Com centenas de milhares de aplicações de módulos de câmera, as dimensões do módulo representam o fator que mais varia. Nossos engenheiros têm a capacidade de desenvolver as dimensões exatas que funcionarão melhor para o seu projeto específico.

A EAU dos produtos

O custo do produto depende das especificações. Uma câmera USB com EAU pequeno não é recomendada como modelo personalizado. Devido à crescente demanda e às necessidades de personalização, como lentes, tamanho e sensor, um módulo de câmera personalizado é a melhor opção.

Escolher o módulo de câmera certo

Em geral, a maioria dos clientes estará concentrada emo módulo de câmera corretoNunca se sabe ao certo qual lente usar em cada situação. Uma enorme quantidade de teorias foi empregada para ajudar as pessoas a escolherem a lente e o módulo de câmera ideais. A lente escolhida dependerá totalmente do processo que será utilizado. Isso se deve às diferentes soluções de sensores e DSPs, bem como às diferentes lentes e efeitos de imagem proporcionados pelos módulos de câmera. Algumas câmeras podem ser usadas em diversas aplicações, enquanto outras só podem ser usadas em aplicações específicas para obter os melhores resultados de imagem. Algumas câmeras de nível profissional conseguem capturar imagens em ambientes com pouca luz, mas a um preço relativamente alto.

Impactos efetivos:

Caso você tenha instalado o módulo ou a câmera em seu escritório ou quarto pequeno, uma distância focal de 2,8 mm será suficiente. Se você pretende instalar o módulo ou a câmera em seu quintal, certamente precisará de uma distância focal de 4 mm a 6 mm. A distância focal aumenta devido ao espaço disponível. Para ambientes como fábricas ou ruas, onde o espaço é muito maior, você precisará de uma distância focal de 8 mm ou 12 mm.

Ao escolher um módulo de câmera para luz NIR, a resposta espectral do módulo será definida principalmente pelo material da lente ou do sensor. Os sensores serão totalmente baseados em silício e apresentarão uma resposta excepcional à luz NIR. Comparada à luz visível de 850 nm, a sensibilidade para 940 nm será muito menor. Mesmo assim, ainda será possível obter imagens com boa qualidade. O conceito mais importante nesse processo é gerar luz suficiente para a câmera detectar o fenômeno. O momento exato em que a câmera será acionada é imprevisível, e capturar o momento ideal pode variar. Portanto, o sinal será enviado com a intensidade adequada para que se possa escolher o módulo de câmera correto.

Conclusão

Conforme discutido acima, o módulo de câmera USB possui funções abrangentes e é montado com um módulo de zoom automático. O foco fixo do módulo de câmera USB é composto por lente, base espelhada, circuito integrado fotossensível, entre outros componentes. Os usuários devem estar atentos às diferenças entre os módulos de câmera USB e MIPI.

A módulo de câmera personalizadoÉ mais adequado para o desenvolvimento de novas aplicações, pois o módulo de câmera personalizado pode ser construído com base em requisitos específicos. Observando as tendências de desenvolvimento de câmeras, podemos concluir que: primeiro, câmeras com alta resolução (13 megapixels, 16 megapixels), sensores de imagem de alta qualidade (CMOS) e alta velocidade de transmissão (USB 2.0, USB 3.0 e outras interfaces rápidas) serão a tendência futura; segundo, personalização e especialização (uso exclusivo como dispositivo de entrada de vídeo profissional), multifuncionalidade (com outras funções, como pen drive integrado; seguindo a tendência das câmeras digitais, é possível que, no futuro, a câmera também possa funcionar como scanner), etc.; terceiro, a experiência do usuário é crucial: maior facilidade de uso, interfaces mais intuitivas e funções práticas são as reais necessidades dos clientes.