Камера машинного зрения в промышленном исполнении. Воплощение замысла
Максим Сорока, Витэк 13/05/21
Распространение той или иной технологии влечет за собой ее адаптацию к различным сферам применения. Камеры машинного зрения, зачастую работающие не в "тепличных" условиях эксплуатации, должны быть к этому готовы. Как создаются камеры машинного зрения для промышленных применений? Об этом настоящая статья.
Машинное зрение сегодня востребовано в самых разных отраслях: в обрабатывающей промышленности, на сборочном производстве, в сельском хозяйстве, в интеллектуальных системах управления транспортом и обеспечения безопасности. Во многих случаях системы работают в труднодоступных местах и в суровых условиях эксплуатации, что предъявляет повышенные требования к конструкции и качеству изготовления каждого экземпляра. Вот лишь неполный перечень условий, при которых камеры должны сохранять полную работоспособность и бесперебойно обеспечивать высокое качество изображений:
- широкий диапазон температуры окружающей среды;
- пыль и влажность;
- находящиеся в движении и создающие вибрации машины и механизмы;
- разнообразные источники электромагнитного излучения.
Мало назвать камеру промышленной, нужно подтвердить это результатами тестов и испытаний. Для обеспечения надежного решения испытания начинаются на самых ранних этапах жизненного цикла изделия – при проектировании и конструировании и заканчиваются тщательным контролем качества каждого экземпляра на финальных этапах производства. Большинство применяемых у нас в стране стандартов повторяют или имеют в основе своей стандарты Международной электротехнической комиссии (МЭК, англ. – International Electrotechnical Commission, IEC), и мы будем в основном ссылаться на них. Настоящий материал не охватывает все многообразие доступных тестов, но призван дать представление о наиболее популярных подходах к созданию промышленных камер машинного зрения, специально разработанных для сложных условий эксплуатации.
Хорошее начало – необходимое условие успеха
Создание новой камеры начинается с выбора технических решений, материалов и компонентов на этапе проектирования. Итеративная процедура совершенствования конструкции представляет собой серию циклов из испытаний, анализа выявленных проблем, модификации проекта и следующих испытаний, вплоть до получения результата, удовлетворяющего заданным техническим требованиям. Для сокращения времени ведущие производители используют методологию стресс-тестов: на этапе проектирования – HALT (Highly Accelerated Life Tests), о ней речь пойдет ниже, и HASS (Highly Accelerated Stress Screens) в процессе производства, о которой мы поговорим во второй части нашей статьи. Согласно HALT прототипы будущей камеры подвергаются воздействиям (экстремально высокие и низкие температуры, вибрации, удары), существенно превышающим предполагаемые условия эксплуатации. Целью является не прохождение того или иного испытания, а выявление узких мест и совершенствование конструкции. То есть прототипы подвергаются, по сути, намеренному, контролируемому разрушению. Поэтому в качестве воздействия зачастую используются комбинации факторов, не встречающиеся в обычной жизни, но позволяющие быстро выявить скрытые недостатки. Примером может быть серия термоударов – быстрое перемещение работающих прототипов из холодного в горячий отсеки климатической камеры с большой разницей температур. Помимо экстремальных стресс-тестов этап проектирования включает также серию стандартных проверок на вибро- и ударопрочность для случайных и гармонических воздействий, на электромагнитную совместимость и устойчивость к электростатическим разрядам.
Рис. 1. Камеры приготовлены для вибрационных тестов
Испытания на механические нагрузки
Камера машинного зрения часто работает в составе сложной промышленной установки или линии, содержащей много движущихся частей. Основание, на котором установлены камеры, может быть подвержено резким сменам направления и внезапным ударам. Станки, механизмы, моторы и другие движущиеся части всегда будут источником вибраций, несмотря на усилия инженеров максимально снизить их уровень (рис. 1 – вибрационное тестирование камер). Телам вращения свойственны гармонические возбуждения. Для определения устойчивости к гармоническим колебаниям проводятся серии испытаний гармоническим (синусоидальным) сигналом переменной частоты. Тесты помогают выявить недостатки конструкции, связанные с резонансом. Резонансные явления вызывают разрушение и возникают при совпадении частоты внешнего воздействия с собственной резонансной частотой изделия. Причиной резонанса может быть, например, безобидный на вид высокий компонент, плохо закрепленный на печатной плате. В ходе испытаний на камеры оказывается настолько сильное воздействие, что уровень акустического шума от вибрации стенда требует защиты ушей. Проверке подвергается не только прочность внутренних компонентов, но и инженерные решения по креплению камеры и объектива. В табл. 1 приведены международные стандарты, в соответствии с которыми проводятся такие испытания.
Таблица 1. Международные стандарты
Камеры машинного зрения, способные выдерживать механические нагрузки, – предпочтительный выбор во многих задачах, в том числе и за рамками промышленного производства, например для установки на автомобилях, сельскохозяйственной технике, автомобильных и железнодорожных мостах и дорожных конструкциях.
Испытания на электромагнитную совместимость (ЭМС)
Электродвигатели, системы питания и регуляторы на современном предприятии генерируют электромагнитное излучение гораздо более высокого уровня, чем бытовая или офисная техника. Для того чтобы убедиться в бесперебойной работе устройства в промышленных условиях, на камеру воздействуют электромагнитными шумами, бросками напряжения питания и другими способами. В табл. 2 представлена программа испытаний промышленных камер машинного зрения на электромагнитную совместимость канадского производителя LUCID Vision Labs, Inc.
Таблица 2. Программа ЭМС-тестов IEC 61000-6-2
Отдельно проверяется невосприимчивость к электростатическим разрядам (рис. 2).
Рис. 2. Испытания электростатическим разрядом
В заданные точки работающей, передающей изображения камеры разряжается специальный генератор электростатического разряда (ЭСР) (зеленые точки – воздушный разряд, красные – контактный). Камера получает порядка 50 разрядов (25 каждой полярности) до ±8 кВ контактным способом и до ±15 кВт – воздушным.
Соответствие стандартам – залог безопасной для других устройств работы камеры
Камеры, как любые электронные устройства, сами являются источником электромагнитного излучения. Для исследования излучения в области электромагнитных полей и помех, которые могут взаимодействовать с другими устройствами, в России применяются международные стандарты, призванные ограничить такие излучения. В частности, в России это ГОСТ IEC 61000-6-3 "Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 6–3". Устройства с плохо продуманной конструкцией излучают сильные электромагнитные помехи и не проходят испытания. Причиной тому могут быть некачественные комплектующие, неправильное их расположение, отсутствие заземления, неэффективность цепей питания и др.
С другой стороны, соответствие камеры стандартам подтверждает правильность инженерных решений, оптимизированные и эффективные подходы к питанию устройства и, как результат, безопасность совместной работы с другими приборами.
Отличная конструкция – необходимое, но недостаточное условие успеха
Описанные выше тесты и испытания помогают разработчикам создать прочную и надежную конструкцию. Это необходимое, но недостаточное условие для того, чтобы ваш конкретный экземпляр камеры обладал способностью противостоять внешним воздействиям. Важно, чтобы в ходе производства камеры были соблюдены все необходимые технологические нормы и правила. Убедиться в этом помогут производственные испытания, тесты и другие меры контроля качества, о которых мы поговорим во второй части статьи.
Опубликовано в журнале "Системы безопасности" №1/2021
Изображения предоставлены автором
Фото: https://ru.freepik.com
- Безопасность объектов (313)
- Пожарная безопасность (281)
- Видеонаблюдение (279)
- Комплексная безопасность (279)
- СКУД (260)
- Транспортная безопасность (172)
- Пожарная сигнализация (141)
- Каталог "Пожарная безопасность" (129)
- Мнения экспертов (118)
- Цифровая трансформация (115)
- Видеоаналитика (109)
- Видеокамеры (99)
- Биометрия (97)
- Искусственный интеллект (88)
- Пожаротушение (64)
- Цифровое ЖКХ (61)
- Места с массовым пребыванием людей (59)
- Информационная безопасность (57)
- Киберзащита (57)
- Журнал "Системы безопасности" №1/2021 (48)
- Журнал "Системы безопасности" №6/2023 (48)
- Ритейл (48)
- Охрана периметра (46)
- Журнал "Системы безопасности" №6/2021 (45)
- Журнал "Системы безопасности" №2/2022 (43)
- Беспроводные технологии (42)
- Журнал "Системы безопасности" №1/2022 (42)
- Журнал "Системы безопасности" №1/2023 (42)
- Журнал "Системы безопасности" №5/2022 (41)
- Журнал "Системы безопасности" №5/2024 (41)
- Журнал "Системы безопасности" №6/2022 (41)
- Журнал "Системы безопасности" №2/2020 (40)
- Журнал "Системы безопасности" №3/2020 (39)
- Журнал "Системы безопасности" №3/2022 (39)
- Журнал "Системы безопасности" №5/2023 (39)
- Журнал "Системы безопасности" №6/2019 (39)
- Умный дом (39)
- Журнал "Системы безопасности" №1/2024 (38)
- Журнал "Системы безопасности" №4/2023 (38)
- Журнал "Системы безопасности" №4/2024 (38)
- Журнал "Системы безопасности" №5/2021 (38)
- Технологии распознавания (38)
- Журнал "Системы безопасности" №4/2022 (37)
- Журнал "Системы безопасности" №2/2021 (36)
- Журнал "Системы безопасности" №3/2023 (36)
- Журнал "Системы безопасности" №5/2020 (36)
- ТЭК и нефтегаз (36)
- Журнал "Системы безопасности" №3/2021 (35)
- Журнал "Системы безопасности" №4/2020 (35)
- Журнал "Системы безопасности" №1/2020 (34)
- Защита от БПЛА (34)
- Рынок безопасности (34)
- Журнал "Системы безопасности" №2/2023 (33)
- Журнал "Системы безопасности" №2/2024 (33)
- Журнал "Системы безопасности" №6/2020 (33)
- Журнал "Системы безопасности" №5/2019 (31)
- Журнал "Системы безопасности" №4/2021 (30)
- Тепловидение (30)
- Автоматизация зданий (29)
- Журнал "Системы безопасности" №1/2025 (29)
- Журнал "Системы безопасности" №6/2024 (29)
- Центры обработки данных (ЦОД) (29)
- Интернет вещей (IoT) (28)
- Умный город (28)
- Журнал "Системы безопасности" №3/2024 (27)
- Машинное зрение (27)
- Антидрон (26)
- Идентификация (26)
- Журнал "Системы безопасности" №4/2019 (25)
- Нейросети (25)
- СОУЭ (25)
- Безопасность (24)
- Импортозамещение (24)
- Транспорт (24)
- Облачные технологии (23)
- Журнал "Системы безопасности" №3/2019 (22)
- Новости компаний (20)
- Охрана труда и промышленная безопасность (ОТиПБ) (20)
- Банки и финансы (19)
- Промышленность (19)
- PSIM (17)
- Антитеррор (17)
- НВП "Болид" (17)
- COVID-19 (15)
- Досмотр (15)
- Охрана объектов (15)
- Интеграция (14)
- Аргус-Спектр (13)
- Безопасный город (13)
- Исследование (13)
- Турникеты (13)
- Итоги (12)
- Охранная сигнализация (12)
- Рейтинги (12)
- Системы хранения данных (СХД) (12)
- Удаленный доступ (12)
- All-over-IP (11)
- Beward (11)
- Автоматизация (11)
- Домофоны (11)
- Извещатели (11)
- Проектирование и монтаж (11)
- ТБ Форум (11)
- BioSmart (10)
- CCTV (10)
- МЧС России (10)
- Распознавание лиц (10)
- Сертификация (10)
- IdM (9)
- PERCo (9)
- Взрывозащита (9)
- Дайджест (9)
- Интервью (9)
- Источники бесперебойного питания (ИБП) (9)
- Роботизация (9)
- Axis Communications (8)
- Стрелец-ПРО (8)
- ААМ Системз (7)
- АРМО-Системы (7)
- Авиакомпании и аэропорты (7)
- БАС (7)
- Болид (7)
- ИТ-инфраструктура (7)
- Метрополитен (7)
- ПБ (7)
- Программное обеспечение (7)
- DSSL (6)
- Бизнес, идеи и мнения (6)
- Лидеры технологий (6)
- Радиоканальные системы (6)
- АСУ ТП (5)
- Беспилотники (5)
- Законодательство (5)
- Индустрия 4.0 (5)
- Компании (5)
- Металлургия (5)
- Мобильный доступ (5)
- Шлагбаумы (5)
- IDIS (4)
- ITV Group (4)
- PERCo-Web (4)
- Бюро Технического Развития (4)
- Журнал "Системы безопасности" (4)
- Журнал "Системы безопасности" №2/2025 (4)
- ИПДА (4)
- ИТ-отрасль (4)
- Коммутаторы (4)
- Машинное обучение (4)
- ОПС (4)
- Регулирование (4)
- Ситуационные центры (4)
- ТД Актив-СБ (4)
- Тестирование (4)
- Трибуна заказчика (4)
- BIM-технологии (3)
- Smartec (3)
- dormakaba (3)
- АСКУЭ (3)
- АУП (3)
- Агрокомплекс (3)
- Алкотестер (3)
- Астрон (3)
- Безопасность КИИ (3)
- Важные люди (3)
- Гибридная война (3)
- Защита информации и связи, кибербезопасность (3)
- Информационные технологии (3)
- Колонка эксперта (3)
- Конференции (3)
- Критически важные объекты (КВО) (3)
- Мероприятия по безопасности (3)
- Микроэлектроника (3)
- Персональные данные (3)
- Промышленная автоматизация (3)
- Противотаранные устройства (3)
- СУРВ (3)
- Сельское хозяйство (3)
- ТЕКО (3)
- Умные парковки (3)
- Учет рабочего времени (3)
- Эксклюзив (3)
- 5G (2)
- ACaaS (2)
- EverFocus (2)
- IT-системы (2)
- Iron Logic (2)
- PALMJET (2)
- PCI DSS (2)
- Parsec (2)
- RPA (2)
- RusGuard (2)
- SaaS (2)
- Synology (2)
- TRASSIR (2)
- Vidau Systems (2)
- ZKTeco (2)
- АО "ОКБ "АСТРОН" (2)
- Аналитика (2)
- Астра-А (2)
- Аттестация (2)
- Аттестация персонала (2)
- Безопасность данных (2)
- Беспроводные системы (2)
- Виртуальный рабочий стол (2)
- Главгосэкспертиза (2)
- Делетрон (2)
- ИТС (2)
- Инновации (2)
- Кабельная продукция (2)
- Категорирование (2)
- Контроллеры (2)
- Корпоративная безопасность (2)
- Метро (2)
- Минтранс (2)
- Объекты культурного наследия (2)
- Охранный мониторинг (2)
- ПО (2)
- Производитель (2)
- РЖД (2)
- Росгвардия (2)
- ССОИ (2)
- Современный офис (2)
- Стандарты, нормы и требования (2)
- Строительная экспертиза (2)
- Термокожухи (2)
- Тоннели (2)
- Удаленная работа (2)
- Хранение оружия (2)
- ЦеСИС НИКИРЭТ (2)
- Цифровизация (2)
- Цифровые технологии (2)
- Энергетика (2)
- логистика (2)
- 3D-моделирование (1)
- Ajax (1)
- Axis Talk 2021 (1)
- BARNET (1)
- BIM- моделирование (1)
- BYOD (1)
- Basler AG (1)
- Beyond Security (1)
- Big Data (1)
- Bosch (1)
- CMOS-технология (1)
- COPE (1)
- ChatGPT (1)
- Cloud4Y (1)
- D-link (1)
- DBaaS (1)
- DCImanager (1)
- DDoS-атаки (1)
- DIS Group (1)
- Dahua (1)
- Deep Learning (1)
- EAS-система (1)
- EKF (1)
- Edge AI + Vision (1)
- Face ID (1)
- FaceStation 2 (1)
- Faceter Russia (1)
- Flamax (1)
- GDPR-террористы (1)
- Grundig Security (1)
- HID Global (1)
- HR Tech (1)
- Hanwha Techwin (1)
- Hi-Tech Security (1)
- Hikvision Russia (1)
- Hrtech (1)
- IP-коммуникации (1)
- IP-протокол (1)
- IP-системы (1)
- ISPsystem (1)
- IT-инфраструктура (1)
- IaaS (1)
- InPrice Distribution (1)
- InfoWatch Traffic Monitor (1)
- Intel (1)
- Intelligent Video (1)
- Milestone Systems (1)
- Mission Critical (1)
- NAS (1)
- NFC (1)
- NFC BLE (1)
- NOVIcam (1)
- NVR (1)
- OSDP (1)
- OSRAM (1)
- ParsecNET 3 (1)
- Phoenix Contact (1)
- QNAP (1)
- QR-коды (1)
- RPA-платформы (1)
- RecFaces (1)
- SIP (1)
- SVA/SVI (1)
- SVP/SVZ (1)
- Seagate (1)
- Seagate Technology (1)
- SecuriSmoke (1)
- Securika Moscow (1)
- Sicurezza (1)
- Sigur (1)
- Synology DVA3219 (1)
- UEM SafeMobile (1)
- Ultra-Wideband (1)
- VMS (1)
- VUCA-мир (1)
- deepfake (1)
- e-commerce (1)
- e-сommerce (1)
- eIVP1570 VE (1)
- АМТ-ГРУП (1)
- АНВ (1)
- АПС rubetek (1)
- АСУДД (1)
- Адресные СПС (1)
- Аспирационные системы (1)
- Астра-Z-8845 (1)
- Астра-Zитадель (1)
- Астра-РИ-М (1)
- БГ-Оптикс (1)
- БайтЭрг (1)
- Бесконтактный сканер (1)
- Беспилотный транспорт (1)
- Бизнес (1)
- Биотехнологии (1)
- Большие данные (1)
- Бун Эдам (1)
- В2В (1)
- В2С (1)
- Вентиляция (1)
- Верификация (1)
- Виртуальный ассистент (1)
- Вирусная активность (1)
- Вишинг (1)
- Всероссийский союз страховщиков (1)
- Гениус Первый (1)
- Гибридная пена (1)
- Государственный надзор (1)
- Дактилоскопия (1)
- Деловая программа (1)
- Дистанционное обучение (1)
- Добродел (1)
- ЕБС (1)
- Евразийский экономический союз (1)
- Европейский союз (1)
- ЖКУ (1)
- Зимняя вишня (1)
- ИИС (1)
- ИКАО (1)
- ИПДЛ (1)
- ИСБ (1)
- ИСО Орион (1)
- ИСП (1)
- ИТРИУМ СПб (1)
- Игорь Олейник (1)
- Иконоскоп Зворыкина (1)
- Интеллектуальные транспортные системы (1)
- Интернет (1)
- Интером (1)
- Источники информации (1)
- К2Тех (1)
- Квантовые вычисления (1)
- Киберугрозы (1)
- Колонка редактора (1)
- Контрафактная продукция (1)
- Контроллер Matrix-VI (1)
- Контроль доступа (1)
- Конфиденциальная информация (1)
- Логический доступ (1)
- МГП ЗАРЯ (1)
- МФСБ (1)
- МЦД (1)
- Малленом Системс (1)
- Менеджер по продажам СБ (1)
- Методы защиты информации (1)
- Метрология (1)
- Микропроцессоры (1)
- Минимизация последствий ЧС (1)
- Минэнерго (1)
- Минэнерго России (1)
- Мировая урбанизация (1)
- Мобильные мошенники (1)
- Модули подключения (1)
- Морская безопасность (1)
- Мосгортранс (1)
- Московский метрополитен (1)
- Мошеннические схемы (1)
- Мощность излучения (1)
- НПЗ (1)
- НПК "Фотоника" (1)
- Нетворк Профи (1)
- Ниеншанц-Автоматика (1)
- Новости (1)
- ОКБ "Гамма" (1)
- ОС QuTS hero (1)
- ОТИ (1)
- Огневые испытания (1)
- Опрос онлайн (1)
- Оптимизация систем безопасности (1)
- Отраслевые сайты по безопасности (1)
- Отрасль (1)
- Охранные системы (1)
- ПАО "КАМАЗ" (1)
- ПК (1)
- Пентест (1)
- Передатчик (1)
- Персоны (1)
- Пожтехника (1)
- Полупроводники (1)
- Развитие экономики (1)
- Результаты сертификации (1)
- Росжелдор (1)
- Росморречфлот (1)
- Ростехнадзор (1)
- Рынок ИТ (1)
- СБ "Марит" (1)
- СМК (1)
- Самарский метрополитен (1)
- Самолет-амфибия (1)
- Сбербанк (1)
- Сверхвысокочастотный сигнал (1)
- Сенсорные барьеры (1)
- Система измерения (1)
- Системы безопасности (1)
- Системы защиты с трибоэлектрическим кабелем (1)
- Системы позиционирования (1)
- Системы связи и мониторинга (1)
- Сканер отпечатков пальцев (1)
- Сканирование пассажиров в метро (1)
- Сколково (1)
- Смарт-считыватели (1)
- События (1)
- Советы менеджерам (1)
- Социальная инженерия (1)
- Стивен Кови (1)
- Стрелец-Мониторинг (1)
- Строительство (1)
- Считыватели (1)
- Считыватели рисунка вен (1)
- Т8 Сенсор (1)
- ТЕНЗОР (1)
- ТПУ (1)
- ТСПО (1)
- Тайм менеджмент (1)
- Телевидение (1)
- Телеком (1)
- Телефонные мошенники (1)
- Терагерцовая технология (1)
- Термометрия (1)
- Тест (1)
- Технологии (1)
- Управление доступом (1)
- Управляемый хаос (1)
- ФСБ (1)
- ФСТЭК (1)
- Фиксация нарушений ПДД (1)
- Форум (1)
- Центр ФСБ России (1)
- Цикл продаж СБ (1)
- Чат-бот (1)
- Широкополосный доступ (1)
- Шоплифтер (1)
- Экономическая безопасность (1)
- Экспертиза (1)
- Электрозамки (1)
- Электромагнитная совместимость (1)
- Эпоха диджитализации (1)
- виртуальная реальность (1)
- здравоохранение (1)
- маркетинг (1)
- процессоры (1)
- связь (1)
- фишинг (1)
- Апрель 2025 (20)
- Март 2025 (22)
- Февраль 2025 (17)
- Январь 2025 (17)
- Декабрь 2024 (21)
- Ноябрь 2024 (26)
- Октябрь 2024 (24)
- Сентябрь 2024 (22)
- Август 2024 (23)
- Июль 2024 (23)
- Июнь 2024 (18)
- Май 2024 (23)
- Апрель 2024 (20)
- Март 2024 (20)
- Февраль 2024 (19)
- Январь 2024 (25)
- Декабрь 2023 (30)
- Ноябрь 2023 (24)
- Октябрь 2023 (19)
- Сентябрь 2023 (23)
- Август 2023 (26)
- Июль 2023 (21)
- Июнь 2023 (20)
- Май 2023 (24)
- Апрель 2023 (17)
- Март 2023 (21)
- Февраль 2023 (24)
- Январь 2023 (24)
- Декабрь 2022 (32)
- Ноябрь 2022 (28)
- Октябрь 2022 (24)
- Сентябрь 2022 (25)
- Август 2022 (21)
- Июль 2022 (24)
- Июнь 2022 (27)
- Май 2022 (24)
- Апрель 2022 (24)
- Март 2022 (27)
- Февраль 2022 (21)
- Январь 2022 (22)
- Декабрь 2021 (25)
- Ноябрь 2021 (23)
- Октябрь 2021 (24)
- Сентябрь 2021 (25)
- Август 2021 (24)
- Июль 2021 (26)
- Июнь 2021 (30)
- Май 2021 (25)
- Апрель 2021 (25)
- Март 2021 (22)
- Февраль 2021 (17)
- Январь 2021 (17)
- Декабрь 2020 (23)
- Ноябрь 2020 (19)
- Октябрь 2020 (17)
- Сентябрь 2020 (16)
- Август 2020 (23)
- Июль 2020 (20)
- Июнь 2020 (22)
- Май 2020 (16)
- Апрель 2020 (26)
- Март 2020 (22)
- Февраль 2020 (17)
- Январь 2020 (20)
- Декабрь 2019 (21)
- Ноябрь 2019 (12)
- Октябрь 2019 (18)
- Сентябрь 2019 (24)
- Август 2019 (14)
- Июль 2019 (17)
- Июнь 2019 (17)
- Май 2019 (13)
- Апрель 2019 (18)
- Март 2019 (18)
- Февраль 2019 (25)
Поделитесь вашими идеями