Câmeras de alta velocidade e acessórios de visão

Câmeras de alta velocidade e seus acessórios de visão (iluminadores LED, óptica dedicada, sistemas de disparo e sincronização) são componentes essenciais de sistemas de visão industrial, particularmente para aplicações de controle de qualidade em linhas de produção de alta velocidade, análise rápida de movimentos, inspeção de produtos em movimento e P&D de processos dinâmicos. As taxas de aquisição podem ultrapassar dezenas de milhares de quadros por segundo (fps) em versões especializadas para aplicações científicas, enquanto as câmeras industriais típicas operam na faixa de 30 a 2000 fps com resoluções que variam de VGA até vários megapixels.

Sensores e arquiteturas

Os sensores utilizados são principalmente CMOS de obturador global (para aquisição simultânea de todos os pixels, essencial para partes móveis) com arquiteturas BSI interlineares ou empilhadas para melhorar a sensibilidade e a velocidade. As interfaces de transmissão de dados variam de GigE Vision (1, 5, 10 Gbps), USB3 Vision, CoaXPress (até 12,5 Gbps por canal) e CameraLink. A sincronização entre a câmera, o iluminador e o processo é realizada por meio de disparadores de hardware de alta precisão (µs).

iluminação

A iluminação é um componente crítico em sistemas de alta velocidade: tempos de exposição curtos (dezenas de µs) exigem altas intensidades de luz. Os iluminadores de LED são os mais utilizados devido à sua eficiência energética, longa vida útil e capacidade de operar em modo pulsado síncrono (estroboscópico). As configurações mais comuns são: anel, cúpula, luz de fundo, feixe colimado para silhueta, luz estruturada para 3D e luz coaxial para superfícies refletoras. A escolha da cor (vermelho, azul, infravermelho, branco) otimiza o contraste do defeito no material.

Aplicações

As câmeras de alta velocidade são utilizadas na inspeção de linhas de impressão e embalagem de alta velocidade, na inspeção de componentes eletrônicos SMD, na verificação de tampas e cápsulas, na medição dimensional de peças móveis (extrusão, trefilação), na análise de movimentos rápidos (testes de airbags, testes de colisão, balística, dinâmica de fluidos), no estudo de vibrações mecânicas e movimentos rotacionais, e em pesquisas científicas e médicas. As aplicações industriais típicas atingem velocidades de produção de vários metros por segundo, com tamanhos de defeitos detectáveis ​​na ordem de décimos de milímetro.

Acessórios e ótica

As lentes são dimensionadas de acordo com o sensor e a aplicação: lentes telecêntricas para medições dimensionais de alta precisão (sem distorção de perspectiva), lentes macro para detalhes finos, lentes padrão de foco fixo e zooms motorizados. Os acessórios incluem filtros ópticos (banda passante, polarizadores), suportes mecânicos de precisão, cabos industriais blindados e placas de captura de vídeo dedicadas. Para ambientes agressivos, estão disponíveis gabinetes com classificação IP65/IP67 e janelas de vidro temperado.

Critérios de seleção

A seleção de uma câmera de alta velocidade exige a análise da velocidade do processo (para definir a taxa mínima de quadros por segundo), do tamanho do defeito a ser detectado (para definir a resolução mínima do sensor), da iluminação disponível (sensibilidade), da distância de trabalho (distância focal óptica), da interface de aquisição e da disponibilidade de software de processamento de imagem. Recomenda-se que a câmera, a lente e a iluminação sejam dimensionadas em conjunto para garantir um desempenho eficaz.

Para aplicações de análise de movimento, câmeras de alta velocidade são frequentemente combinadas com softwares de análise de movimento e rastreamento automático de marcadores, permitindo medições quantitativas de velocidade, aceleração e trajetória de componentes mecânicos em operação dinâmica, essenciais na fase de pesquisa e desenvolvimento de novos produtos.