技术论文
相机太热了!?
发表于04/27/2005
| By: Robert Miskelly, Technical Marketing Manager
今天的机器视觉相机越来越小。这种趋势的原因是,相机制造商正在倾听客户的客户和市场的需求。大多数OEM和SIS都是构建视觉系统,该系统是较大的过程系统的组成部分,例如平板电脑填充和检查机器。流程系统制造商希望视觉系统成为整个系统的一小部分,从而字面意思。
如今,许多高性能相机供应商,如Basler Vision Technologies(机器视觉组件,Basler-MVC),DVC和TELI提供更小的相机,以满足市场的需求。但其他一些相机供应商和用户对这种新的相机趋势至关重要。批评者表示,相机的小尺寸允许散热很小,并且对相机的性能有所损害。
在数码相机中使用的电子设备通常指定为高达70英寸C(158˚F)。如果相机内的温度升高到该点上方,则设备可能会损坏或销毁。电子照相机通常包含CCD传感器和多种类型的模拟和数字设备。随着模拟装置的温度增加,该装置中的电噪声通常显着增加。数字设备以相同的方式反应,但随着数字信号解释,噪声通常不是一个重要因素。CCD传感器的性能也受到温度的增加影响,使得传感器产生的图像变得嘈杂。
如您所见,随着组件损坏和热量造成的性能差,可以使相机内部的组件保持尽可能冷却。可以做些什么来保持相机内部的设备很酷?
良好的热流
设计相机,使得从内部电子设备到外部相机外壳存在良好的热量。部件和壳体之间的良好热流允许热量散发到相机周围的大气中,而不是保持在相机内部。
最佳功耗
设计相机以获得最佳功耗。电源输入到相机必须等于摄像机的电源输出,这被称为能量平衡。相机通常有两种供电方式来退出,首先是通过与帧抓取的数据连接,第二个是作为热量。因此,用于LVDS通信的数字驱动器不使用的任何电源将转换为热量。相机工程师仔细选择相机中使用的电子设备,以便功耗最低。
外部冷却
使用外部冷却。如果相机在内部部件和外壳之间具有适当的热流,则外部冷却装置如散热器,风扇和珀耳帖冷却器非常有效。
我们在这个主题上发表巴斯勒-MVC,他们表示,他们的相机电子产品产生的热量对性能没有影响。为了证明他们的观点,Basler-MVC将相机放入测试中。
测试的目标是在24小时内看到温度对黑色水平,明亮电平,固定图案噪声(FPN)的影响,以及照片响应不均匀性(PRNU)。安装Basler-MVC的摄像头,并固定板,可以通过外部加热线圈加热。施加热量并以55℃增量从25℃升高到65℃(77-149°F)。
Basler-MVC很高兴地报告结果表明,随着温度升高,结果显示没有显着变化或噪音。
- 黑色级别:从DN2增加到DN4
- 明亮的水平:从DN201到DN197
- 固定图案噪声:+/- 1保持恒定
- 照片响应不均匀:在+/- 3 DN保持恒定
相机的设计对于耗散热量至关重要。Basler-MVC备注,它们的有利温度测试结果是对照相机和传感器外壳的设计直接效果。
相机住房的图片
Basler-MVC的相机外壳设计用于最大的被动散热。CCD传感器的热量被“夹在铝板之间的传感器”的传感器散发。后板与传感器封装的后部直接接触,并消散产生的大部分热量。前板环绕着传感器的光敏区域,好像传感器是被水包围的岛屿。这是“夹层”的设计有效地将传感器产生的热量移动到相机外壳的外部,在那里它可以被散发或转移到将相机保持到视觉系统的机械装置。实际上,相机使用其外壳和其他机械装置作为精细散热器附接。
聪明的住房设计目前能够从敏感元件中去除多余的热量,但随着速度继续增加,必须创建其他替代方案。Basler-MVC工程师认为,新技术,如CMOS图像传感器,将帮助他们设计更高的性能相机(超过500fps @ 1k x 1k),而不会担心热量和过量的噪音。CMOS图像传感器的一个优点是它们使用的功率更少,因此会产生更少的热量,因此Basler-MVC将能够增加时钟速率而不会对热量产生任何影响。
下次你触摸一个酷炫的相机记得问问自己的热量在哪里。