全局快门相机如何改进机器人视觉系统

超广角全局快门相机

在任何机器人视觉系统中，传感器往往是相机的核心。一般来说，两种类型的传感器是电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）。就速度而言，支持 CMOS全局快门相机读取速度甚至比 CCD 快 100 倍！

每个传感器都有两种变体——卷帘快门或全局快门。现在，这引发了诸如“视觉系统中卷帘快门和全局快门图像传感器有什么区别？”之类的问题。或“其中哪一个更适合机器人视觉系统？”

在得出任何结论之前，我们首先详细讨论卷帘快门和全局快门图像传感器之间的差异。

卷帘快门和全局快门图像传感器的区别

卷帘：当“读出”波扫过传感器时，带有卷帘快门的图像传感器会在不同时间曝光阵列的不同线。

全局快门：具有全局快门的图像传感器允许所有像素在曝光时积累电荷——同时开始和结束。在曝光时间结束时，同时读出电荷。

最适合机器人视觉：滚动快门还是全局快门？

许多新时代的机器人应用都依赖视觉技术来完成任务。例如，视觉技术有助于拾取和放置不同的物体，处理以不同方向到达工作场所的多个物体，或者在物体之间切换时快速切换。

因此，很明显全局快门传感器更好，因为它可以在单个时刻捕获图像。无需滚动或扫描，就像在滚动快门中捕获图像时的情况一样。因此，使用全局快门传感器，捕获的图像不会出现模糊、倾斜和空间感。

还需要注意的是，具有全局快门的传感器将具有更大的图像格式，从而导致电路设计复杂。因此，这将推高相机的整体成本。然而，全局快门通过提供更高的帧速率、分辨率等改善了机器人的视觉系统。

机器人视觉中全局快门相机的影响因素

我们来看看一些影响因素全局快门相机增强机器人视觉系统。

• 更高的帧速率——全局快门相机以高帧速率捕捉图像，这有助于在捕捉快速移动的物体时最大限度地减少帧间失真并减少运动模糊。他们可以轻松提取场景的清晰细节。

• 更高分辨率 – 全局快门相机提供大视场 (FOV) 和小像素。它帮助他们保持高分辨率成像。

• 提高效率——全局快门相机可高速捕获移动成像对象的精确信息。它们使生产线能够更快地移动并提高运行效率。

• 降低功耗——全局快门相机消除了运动伪影和模糊问题。它们提供高量子效率和出色的近红外 (NIR) 灵敏度，从而降低功耗并延长电池寿命。

全局快门相机在机器人视觉中的应用

在相机中实施全局快门可能需要时间，但它提供了更高的分辨率和更快的帧速率。全局快门非常适合稍高水平的读出噪声不会影响成像的准确性或可靠性的应用，因为在捕捉快速移动的物体时同时曝光和“读出”不会产生图像失真。

全局快门传感器的高帧速率、分辨率和性能使其成为高端机器视觉、航空应用、工业自动化、仓库机器人等应用的理想选择。我们来看看全局快门相机在机器人视觉中的主要应用。

• 航空成像——在无人机上使用卷帘快门传感器会导致图像失真。发生这种情况是因为在捕捉图像时，快门位置在曝光时间内移动。这种失真会影响准确度。而全局快门中，所有像素同时开始和停止曝光，彻底解决了这个问题。因此，无人机在速度和运动方面将受到更少的限制，同时仍能生成无失真的图像。

• 高端机器视觉——利用CMOS 全局快门解决方案是高端机器视觉应用的理想选择。其竞争优势包括高分辨率、全局快门和快速帧速率。全局快门相机的高分辨率能力使得可以增加总检查区域或选择更多可见细节。与其他传感器相比，全局快门在面积或细节方面提供高达 12 倍的增益！

• 仓库机器人——全局快门传感器有助于精确读取条形码。它使物体的检测既简单又准确。通过启用 3D 体积测量，它们可以快速捕获快速移动或远处物体的精确图像，同时消耗很少的电量 - 以及零运动模糊。

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