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VISIONE E AUTO-ID
speciale
Novembre/Dicembre 2017
Automazione e Strumentazione
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al trasferimento dell’immagine catturata dalla
lente in un pattern di pixel inviati alla memo-
ria della telecamera. Ci sono prevalentemente
due tipologie di sensori impiegati nei sistemi
di visione industriali: i CCD e i CMOS. Quelli
di tipo
CCD
(Charged Coupled Device) sono
i sensori a trasferimento di carica, nei quali le
immagini vengono digitalizzate e registrate su
un chip tramite fototransistor che convertono
l’intensità luminosa in elettroni liberi. Nell’al-
tro caso, le tecnologie
CMOS
(Complemen-
tary Metal Oxide Semiconductor) permettono
di realizzare sullo stesso substrato sia la parte
fotosensibile sia la circuiteria accessoria, il che
consente la produzione di dispositivi economici
(come le smart camera) dotati di notevoli capa-
cità di calcolo e memoria. Recentemente, l’e-
mergere delle applicazioni wireless favorisce la
diffusione dei sensori CMOS, rendendo ancor
più economica l’integrazione dell’elettronica di
trasferimento e comunicazione.
A questo punto della catena di elaborazione delle
immagini abbiamo il trasferimento dei dati alla
memoria in vista dei successivi trattamenti: è la
fase delle
interfacce
che devono essere tali da
permettere una piena integrazione del sistema
di visione con il processo produttivo nel quale
è inserito, spesso in linea, sia esso di tipo conti-
nuo che discreto. È un passaggio importante che
deve garantire la totale continuità del processo
e il massimo grado di precisione e fedeltà: gli
esperti di questi sistemi non si stancano di sotto-
lineare che i sistemi di visione artificiali devono
essere considerati come tecniche di misura di
precisione piuttosto che un mezzi per simulare le
capacità di percezione del sistema visivo umano;
pertanto, come in tutti i processi di misura, si
tratta di lavorare con dati quantitativi affidabili:
in questo caso i dati riguardano le caratteristiche
di un’immagine e appare evidente che ogni bit di
informazioni perso nella fase di acquisizione e
trasmissione non potrà mai essere recuperato dal
software a valle, qualunque algoritmo intelligente
si vada ad applicare. Una volta persa nel processo
di misura, l’informazione viene persa per sempre.
Detto questo, le interfacce di comunicazione
possono essere diverse in base alle specifiche
esigenze e disponibilità. Considerando l’attuale
evoluzione del settore, possiamo indicare e con-
frontare i quattro standard oggi più utilizzati; i
parametri da confrontare saranno:
- larghezza di banda, cioè la quantità di dati che
l’interfaccia può fornire;
- lunghezza del cavo, cioè la distanza della tele-
camera al sistema host;
- accettazione del consumatore;
- difficoltà di integrazione, cioè la quantità di
ingegnerizzazione richiesta per implemen-
tare un sistema di visione sull’interfaccia
selezionata;
- potenza veicolata sul cavo dell’interfaccia;
- supporto di telecamere multiple;
- costo del sistema.
I quattro standard da confrontare sono: FireWire
(IEEE1394), Camera Link, GigE Vision e USB3
Vision.
FireWire
(IEEE1394): introdotto nel 1995 è
stato uno dei primi standard di interfaccia digi-
tale disponibili. La specifica IIDC fornisce una
mappa di registro globale per tutte le telecamere,
consentendo ai system integrator di passare da
modelli di telecamere e fotocamere differenti
senza problemi ed è molto efficace per i sistemi
multi-camera. Quanto alla larghezza di banda,
utilizza il trasferimento isocrono che alloca e
garantisce la larghezza di banda per ogni disposi-
tivo sullo stesso bus.
Camera Link
: è ampiamente utilizzato per
applicazioni che richiedono un’elaborazione
in tempo reale e un’elevata larghezza di banda.
Questa caratteristica consente sensori con risolu-
zione più alta, velocità di trasmissione più elevata
(supporta fino a 680MB/s di trasferimento dati) e
immagini di profondità di bit elevata. Per contro
presenta costi più elevati, che però per particolari
esigfenze diventano accettabili.
Gigabit Ethernet
(GigE): è lo
standard emergente per l’interfac-
ciamento di telecamere; permette
di collegare una o più telecamere
semplicemente a una rete di tipo
Gigabit Ethernet, uno standard
estremamente diffuso nel mondo
delle reti di comunicazione e i cui
componenti sono quindi disponi-
bili a basso costo. L’utilizzo dello
standard GigE permette di realiz-
zare facilmente sistemi di visione
Standard Gigabit Ethernet