Fonctionnement et utilisation des caméras CMOS Rolling Shutter
Fonctionnement et utilisation des caméras CMOS Rolling Shutter
Avantages, fonctionnement et secteurs d’utilisation des caméras CMOS Rolling Shutter dans le traitement d’image industriel
Parmi les principaux critères de choix d’une caméra industrielle, on retrouve la résolution, la cadence d’images et l’interface, mais également le procédé d’exposition. L’utilisation d’un capteur Rolling Shutter ou Global Shutter doit être soigneusement analysée pour permettre une prise de vue optimale en association avec l’éclairage utilisé.
Avantages
Les dernières caméras CMOS Rolling Shutter, comme celles de la gamme CX de Baumer équipées de capteurs Sony STARVIS, se distinguent par leur grande sensibilité et leur faible bruit, qui les rendent idéales pour des applications industrielles. Combinées à des capteurs grande vitesse, les caméras sont utilisées dans toujours plus d’applications, réservées jusqu’alors aux modèles avec Global Shutter.
Avantages par rapport aux caméras Global Shutter :
Architecture de pixels compacte, simple et économique grâce à la mémoire tampon et à l’électronique de lecture réduites.
Puissance thermique et bruit de l’électronique réduits car moins de transistors sont utilisés.
Bruit réduit et ponctuel grâce à la lecture immédiate des informations de chargement.
Le pitch réduit permet une grande résolution sur chaque surface du capteur, pour offrir jusqu’à 20 mégapixels dans un format compact 29 × 29 mm, avec un très bon rapport qualité-prix.
Exemples d’applications :
Électronique : alignement et inspection de circuits imprimés, identification (lecture de code ou de texte)
Robotique : applications Pick & Place
Pharmacie : lecture de codes et multi-codes sur les marquages de produits
Microscopie : analyse et documentation d’images
Fonctionnement
Comparaison des procédés d’éclairage Rolling et Global Shutter
Rolling et Global Shutter sont deux obturateurs totalement automatiques utilisés dans les capteurs photographiques CMOS. Ils gèrent le temps d’exposition et ainsi la quantité de lumière (quantité de photons) convertie en électrons dans les pixels, à l’intérieur du capteur de la caméra. Cette quantité est également quantifiée puis renseignée sous forme de valeur numérique. Tandis qu’un capteur Global Shutter expose l’intégralité de la surface d’image en même temps qu’il génère une image « à la vitesse de l’éclair », un capteur Rolling Shutter éclaire chaque ligne avec un décalage temporel pour constituer l’image sur cette base.
Effet Rolling Shutter
Si un objet se déplace plus rapidement que le temps d’exposition et de lecture du capteur, la prise peut être déformée par l’exposition déroulante : c’est l’effet Rolling Shutter.
à gauche, prise de vue avec effet Rolling Shutter, à droite, prise de vue sans effet Rolling Shutter
Avec leur importante cadence d’images d’un maximum de 100 images/s, les caméras CMOS modernes équipées de capteurs Rolling Shutter Sony STARVIS réduisent visiblement cet effet et peuvent ainsi être utilisées dans de nombreuses applications.
Éviter l’effet Rolling Shutter
Plusieurs capteurs Rolling Shutter disposent d’un mode de fonctionnement spécial, appelé Global Reset Shutter. Comme avec le Global Shutter, tous les pixels sont exposés simultanément, tandis que le procédé de lecture se déroule ligne par ligne avec un décalage temporel. Chaque ligne du capteur est ainsi exposée avec un délai différent pour créer une courbe de luminosité dans l’image finale. Les déformations potentielles entraînées par l’effet Rolling Shutter restent visibles et peuvent compliquer une évaluation stable de l’image. Pour éviter l’effet Rolling Shutter, il est cependant possible de combiner le mode de fonctionnement Global Reset Shutter à un éclairage flash et une protection contre la lumière externe. Si le flash domine l’exposition et que la lumière externe est supprimée, chaque pixel reçoit la même quantité de lumière. La lecture par ligne ainsi que les différents temps d’exposition des lignes n’ont plus aucune importance, puisque la lumière externe ne pénètre plus. De plus, si la caméra est orientée de façon à faire concorder le sens de déplacement de l’obturateur avec celui de l’objet, il est possible de diminuer encore la distorsion géométrique via l’effet Rolling Shutter.
Comparaison des procédés d’exposition
comparaison des procédés d’exposition en cas d’utilisation d’un éclairage flash
comparaison des procédés d’exposition en cas d’utilisation d’un éclairage permanent
Exemples d’applications
Les caméras équipées d’un capteur CMOS Rolling Shutter sont parfaitement adaptées et proposent un large domaine d’application dans la cas où les objets à inspecter sont fixes, ne se déplacent que lentement ou s’arrêtent en cas de prise de vue.
Les capteurs CMOS permettent d’obtenir avec des caméras industrielles performantes une analyse précise des images à grande vitesse. Grâce à la présentation du principe de fonctionnement, des caractéristiques et d’une comparaison directe des performances, vous trouverez rapidement la caméra idéale pour votre application.
Ici vous obtiendrez plus d’informations sur l’intégration, telles que des notes d’application, des exemples de configuration de logiciel et des réponses aux questions fréquemment posées.
