Kamery przemysłowe

   Kamery przemysłowe to najważniejsze elementy wszystkich współczesnych systemów wizyjnych CCTV. Współczesne kamery przemysłowe pozwalają na prowadzenie obserwacji w każdych warunkach. Ponadto, to właśnie od kamer przemysłowych w bardzo dużym stopniu zależy skuteczność naszego systemu telewizji przemysłowej.

    Kamery przemysłowe należy wybrać już na etapie projektowania systemu CCTV. Podstawowy wybór opera się na wyborze kamery kolorowej lub monochromatycznej. Kamery kolorowe zdecydowanie lepiej eksponują drobne detale obrazu i pozwalają na precyzyjną identyfikację obiektów. Wadą kamer kolorowych jest niska światłoczułość. Nie nadają się one do prowadzenia obserwacji przy słabym natężeniu światła zewnętrznego. Monochromatyczne kamery przemysłowe cechują się zdecydowanie bardziej czułymi przetwornikami. Dużą zaletą kamer monochromatycznych jest czułość w zakresie promieniowania podczerwonego. Dzięki czułości na promieniowanie podczerwone kamery monochromatyczne z reflektorami IR doskonale sprawdzają się podczas pracy w ciemnościach. Istnieje także grupa kamer dualnych (dzień/noc) pracujących w trybie kolorowym (dzień) oraz monochromatycznym (noc).

    Przetwornik obrazu to najważniejszy element każdej kamery przemysłowej. Przetwornik obrazu ma decydujący wpływ na parametry oraz jakość przetwarzanego sygnału. Zastosowanie wysokiej jakości przetwornika obrazu jest gwarancją uzyskania bardzo dobrej jakości generowanych obrazów. Obecnie produkowane są dwa rodzaje przetworników obrazu, mianowicie CMOS oraz CCD.

    Matryca CMOS jest to układ wielu elementów światłoczułych wykonanych w technologii CMOS. Matryce CMOS wykorzystywane są w przetwornikach obrazu kamer przemysłowych.

    Każda matryca CMOS składa się z tysięcy światłoczułych elementów, działających na zasadzie fotodiody. Ponadto, wszystkie przetworniki obrazu wykonane w technologii CMOS posiadają specjalny wzmacniacz sygnału, przetwornik analogowo-cyfrowy oraz mikro soczewki, które są odpowiedzialne za skupianie wiązki światła na elemencie światłoczułym. Dodatkowo matryca CMOS posiada także specjalistyczny filtr barwny, odpowiadającego za czułość piksela tylko na pewny rodzaj światła. Najczęściej do budowy matryc CMOS wykorzystywana jest siatka filtrów Bayera.

    Przetworniki obrazu wykonane w technologii CMOS pozsiadają zarówno wiele zalet jak i wiele wad. Największą zaletą tego typów przetworników obrazu jest stosunkowo niska cena, wynikająca z niskich kosztów produkcji. Matryca wykonana w technologii CMOS cechuje się małymi zakłóceniami w przesyłaniu sygnału, co wynika z małej odległości pomiędzy fotodiodą a przetwornikiem A/C. Kolejnym atutem przetworników CMOS jest niski pobór mocy oraz szybki odczyt, bez konieczności zaciemniania jak to ma miejsce w przypadku technologii CCD. Dodatkowo technologia CMOS daje możliwość odczytu wybranego pikselu, co zdecydowanie ułatwia odpowiednie ustawienie ostrości. Największą wadą matryc CMOS jest zdecydowanie mniejsza czułość na światło niż to ma miejsce w przypadku technologii CCD. Pewna część matrycy nie jest czuła na światło, a jest to w miejscu gdzie znajduje się przetwornik A/C. Ponadto, fotodiody wykonane w technologii CMOS także cechują się niezbyt wysoką światłoczułością.

    Matryca CCD podobnie jak matryca CMOS składa się z wielu układów światłoczułych. Początkowo technologia CCD została stworzona jedynie na potrzeby naukowe, między innymi do badań astronomicznych. Obecnie matryce CCD wykorzystywane są w nowoczesnych urządzeniach cyfrowych, takich jak: kamery przemysłowe, wysokiej jakości aparaty fotograficzne. W porównaniu do matryc CCD stosowanych w astronomii (nawet 100Mpx), matryce CCD współczesnych kamer przemysłowych posiadają rozdzielczości na poziomie maksymalnie kilku Mpx.

    Obecnie produkowane przetworniki obrazu w zależności od wykorzystanej technologii cechują się różnymi parametrami technicznymi. Przetworniki obrazu CMOS cechują się mniejszą światłoczułością i mniejszą zdolnością rozdzielczą niż przetworniki CCD. Największym atutem przetworników CMOS jest ich niewielki rozmiar, dzięki czemu doskonale nadają się do budowy niewielkich kamer przemysłowych oraz mikrokamer szpiegowskich. Pomimo, że technologia CMOS jest zdecydowanie starsza niż CCD nadal znajduje zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach wizyjnych.

    Obiektywy do kamer to obok przetworników jedne z najważniejszych elementów kamer przemysłowych. Podobnie, jak przetwornik obrazu, obiektyw ma także decydujący wpływ na jakość generowanego przez kamerę CCTV obrazu. Na rynku dostępnych jest wiele obiektywów do kamer przemysłowych. W czasie dobierania obiektywu, należy uwzględnić kilka elementów, takich jak:

    Przekątna przetwornika ma decydujący wpływ na rodzaj montowanego obiektywu. Obiektyw musi być przystosowany do przetwornika co najmniej tej samej wielkości lub większego.

    Ogniskowa obiektywu to wartość określająca kąt widzenia kamery przemysłowej. Długość ogniskowej wpływa odwrotnie proporcjonalnie na kąt widzenia kamery. Im dłuższa ogniskowa tym mniejszy kąt widzenia. Podobnie wygląda sytuacja w drugą stronę, im mniejsza ogniskowa tym większy kąt widzenia kamery CCTV.

    Światłoczułość (apertura) jest niezwykle ważnym parametrem technicznym każdego obiektywu do kamer przemysłowych. Światłoczułość ma decydujący wpływ na jakość obrazów generowanych podczas pracy w różnych warunkach oświetleniowych. Im większa światłoczułość, czyli im bliższa jedności, tym obiektyw jest jaśniejszy, co pozwala na prowadzenie stabilnej obserwacji nawet przy słabym oświetleniu. Im apertura większa tym obiektyw jest ciemniejszy i do prawidłowej pracy wymaga dużego natężenia światła. Obecnie produkowane są obiektywy do kamer o liczbie F1.0.

    Współczesne obiektywy do kamer przemysłowych posiadają trzy rodzaje przysłon, mianowicie: stałą, sterowaną ręcznie oraz sterowanie automatycznie. Wybór przysłony ma duże znaczenie na jakość pracy kamery. W warunkach dużej zmienności oświetlenia (środowisko zewnętrzne) stosujemy obiektywy z automatyczną przysłoną, samodzielnie dopasowujące się do panujących warunków oświetleniowych.

    Obiektywy do kamer CCTV ze zmienną ogniskową pozwalają na przybliżanie fragmentów monitorowanego planu. Jest to przydatne w systemach CCTV gdzie konieczna jest precyzyjna identyfikacja wszystkich szczegółów obrazu.

    Głębia ostrości jest to zdolność danego układu optycznego do prawidłowego, ostrego odwzorowywania szczegółów znajdujących się w określonym zakresie odległości.

    VideoServer to jeden z najważniejszych elementów przemysłowych kamer sieciowych IP. Głównym zadaniem VideoServera jest konwersja analogowego sygnału wideo do formy cyfrowej. Dzięki przekształceniu sygnału w formę cyfrową, kamera IP może bezpośrednio przesyłać obraz poprzez sieć komputerową działającą w oparciu o protokół IP. Ponadto, duża część współczesnych wideoserwerów posiada wiele dodatkowych funkcji, zwiększających funkcjonalność przemysłowych kamer IP.