Welche Kameramodule werden in der Lagerautomation eingesetzt?

Einführung

Die Lagerautomatisierung ist auf Maschinen angewiesen, die sehen können. Von autonomen mobilen Robotern (AMRs) und Roboterarmen bis hin zu Barcode-Scannern und Volumenmessgeräten sind Kameras die Augen des Systems. Die Wahl des richtigen Kameramoduls wirkt sich direkt auf Durchsatz, Genauigkeit und Zuverlässigkeit aus. In diesem Artikel untersuchen wir die wichtigsten Arten von Kameramodulen, die in der Lagerautomatisierung verwendet werden, ihre wichtigsten Funktionen und wie man sie auswählt.

1. Barcode- und QR-Code-Lesekameras

Jedes Lager ist auf das Scannen angewiesen. Herkömmliche Laserscanner werden durch kamerabasierte Lesegeräte ersetzt, die 1D- und 2D-Codes aus jeder Ausrichtung dekodieren können. Ein passendes Kameramodul für diese Aufgabe benötigt:

Globaler Verschlussum Bewegungsunschärfe zu vermeiden, wenn sich Pakete schnell bewegen.

Hohe Auflösung– mindestens 1,3 MP, oft 5 MP zum Lesen kleiner Codes aus der Ferne.

Schneller Autofokusoder eine sehr große Schärfentiefe, um unterschiedliche Objekthöhen zu bewältigen.

Viele feste Barcode-Lesegeräte verwenden ein CMOS-Kameramodul mit einem Global-Shutter-Sensor wie den Sony IMX250 oder IMX265. Diese Sensoren erfassen ein scharfes Bild, selbst wenn sich das Förderband mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 3 Metern pro Sekunde bewegt.

2. AGV- und AMR-Navigationskameras

Fahrerlose Transportfahrzeuge (AGVs) und autonome mobile Roboter (AMRs) navigieren mithilfe von visuellem SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Ein Kameramodulsensor für die Navigation muss Folgendes bieten:

Großes Sichtfeld(90 Grad bis 160 Grad), um Deckenmerkmale oder Bodenmarkierungen anzuzeigen.

Geringe Latenz– entscheidend für die Hinderniserkennung.

Gute Leistung bei schlechten Lichtverhältnissenfür Nachtschichten oder dunkle Gänge.

Globaler Verschlussum Bewegungsunschärfe zu vermeiden, wenn sich der Roboter bewegt.

Ein Mipi-Kameramodul ist die Standardschnittstelle für eingebettete Navigationsprozessoren (z. B. NVIDIA Jetson, Qualcomm RB5). MIPI CSI-2 bietet eine geringe Latenz und einen geringen Stromverbrauch und ist somit ideal für batteriebetriebene Roboter. Beispielsweise kann ein über MIPI angeschlossenes 1080p-Global-Shutter-CMOS-Kameramodul eine visuelle Odometrie in Echtzeit bereitstellen.

3. Volumendimensionierung und kubiskanische Kameras

Die Messung der Abmessungen unregelmäßiger Kartons ist für die Frachtabrechnung und Lageroptimierung unerlässlich. Diese Systeme nutzen häufig Stereovision oder Time-of-Flight (ToF). Zwei nebeneinander angeordnete Kameramodule (Stereopaar) berechnen die 3D-Form der Verpackung. Zu den Anforderungen gehören:

Hohe Auflösung(5 MP oder mehr) für eine genaue Kantenerkennung.

Globaler VerschlussBewegung auf einem schnellen Förderband einfrieren.

Werkseitig kalibriertes Stereopaarum eine genaue Tiefenberechnung zu gewährleisten.

Für Prototyping und Kleinseriensysteme kann ein Modul-Kamera-Himbeer mit Stereo-Kamerahut (zwei MIPI-Kameramodule) verwendet werden. Raspberry Pi 4 oder 5 können Stereo-Tiefenkarten in Echtzeit verarbeiten.

4. Robotische Pick-and-Place-Anleitung

Roboterarme müssen zufällige Gegenstände in Behältern oder auf Förderbändern lokalisieren. Ein Kameramodulsensor für diese Anwendung muss über Folgendes verfügen:

Hohe Auflösungum kleine Merkmale zu identifizieren (z. B. 5 MP bis 12 MP).

Globaler Verschlussum Verzerrungen bei Armbewegungen zu vermeiden.

Entweder MIPI- oder USB 3.0-Schnittstelle, abhängig vom Controller.

Viele kollaborative Roboter verwenden ein Kameramodul mit USB 3.0-Schnittstelle, da es problemlos an einen Industrie-PC angeschlossen werden kann, auf dem Bildverarbeitungssoftware (z. B. OpenCV, Halcon) läuft. Ein CMOS-Kameramodul mit einem Sony IMX250-Sensor (2 MP, Global Shutter) ist eine beliebte Wahl für die Pick-and-Place-Führung.

5. Paketidentifizierung und OCR

Manchmal muss die Kamera gedruckten Text lesen – Chargennummern, Verfallsdaten oder Adressetiketten. Die optische Zeichenerkennung (OCR) erfordert:

Hohe Auflösung(2 MP bis 5 MP) für kleinen Text.

Globaler Verschlussoder sehr schneller Rolling-Shutter.

Scharfes Objektivmit geringer Verzerrung.

Ein Mipi-Kameramodul, das an einen eingebetteten Prozessor (z. B. Raspberry Pi oder i.MX) angeschlossen ist, kann leichte OCR-Modelle ausführen. Für anspruchsvollere Aufgaben ist ein USB-Kameramodul, das mit Tesseract oder benutzerdefinierten Deep-Learning-Modellen auf einen PC streamt, üblich.

6. Prototyping und Entwicklung mit Modulkamera Raspberry

Für Lagerautomatisierungsingenieure ist die Raspberry Pi-Plattform ein Favorit für die Prototypenerstellung. Ein Raspberry Pi-Kameramodul (z. B. das offizielle Raspberry Pi Camera Module 3) verwendet eine MIPI-Verbindung und enthält einen Sony IMX708-Sensor. Es kann 4K-Videos aufnehmen, wird jedoch häufiger mit 1080p verwendet. Es verfügt zwar über einen Rolling Shutter, reicht aber für statische oder sich langsam bewegende Szenen aus. Für Anwendungen, die einen Global Shutter benötigen, stehen für den Raspberry Pi Module von Drittanbietern mit Sensoren wie OV9281 oder IMX296 zur Verfügung.

Durch die Verwendung eines Moduls Camera Raspberry mit einer Open-Source-Bibliothek (wie OpenCV oder libcamera) können Sie Ihren Vision-Algorithmus schnell testen. Sobald es sich bewährt hat, können Sie zu einem maßgeschneiderten Mipi-Kameramodul wechseln, das für die Massenproduktion konzipiert ist.

7. Auswahl der richtigen Schnittstelle: MIPI vs. USB

Die meisten Automatisierungsgeräte für Produktionslager verwenden aufgrund des geringen Stromverbrauchs und der direkten Prozessorverbindung ein Mipi-Kameramodul. USB-Kameramodule sind in der Entwicklung und für Systeme üblich, die bereits über einen PC oder einen Industriecomputer verfügen.

8. Worauf Sie bei einem Kameramodulsensor für die Lagerautomatisierung achten sollten

Verschlusstyp– Global Shutter ist für jedes sich bewegende Objekt unerlässlich.

Auflösung– 2 MP reichen für viele Aufgaben; 5–12 MP für hohe Details.

Bildrate– 30 fps sind typisch; 60 fps oder höher für schnelle Förderer.

Schnittstelle– MIPI für eingebettet, USB für PC-basiert.

Linse– Oft reicht ein fester Fokus mit großer Schärfentiefe aus; Autofokus wird nur für variable Entfernungen benötigt.

Beleuchtung– Viele Module verfügen über integrierte LEDs, für Lagerumgebungen ist jedoch eine externe Beleuchtung oft besser.

Kameramodule von Sincere für die Lagerautomatisierung

Bei Sincere entwickeln wir maßgeschneiderte Kameramodullösungen für die Lagerautomatisierung. Wir bieten:

CMOS-Kameramodulmit Global Shutter (Sony IMX250, IMX265, IMX296) für bewegungsfreie Aufnahmen.

Mipi-Kameramodulmit flexiblen Flachbandkabeln und stromsparendem Betrieb.

Modulkamera Himbeerekompatible Versionen für Prototyping und den Einsatz in kleinen Stückzahlen.

KameramodulsensorAnpassung – wählen Sie Auflösung, Objektiv und Schnittstelle passend zu Ihrer genauen Anwendung.

Zusammenfassung

Bei der Lagerautomatisierung kommen verschiedene Arten von Kameramodulen zum Einsatz: Barcode-Lesegeräte, AGV-Navigationskameras, Volumendimensionierungs-Stereopaare, Pick-and-Place-Führungskameras und OCR-Einheiten. Der ideale Kameramodulsensor für bewegte Objekte verfügt immer über einen Global Shutter. Die Schnittstelle hängt vom Host ab: Mipi-Kameramodul für eingebettete Roboter und USB-Kameramodul für PC-basierte Systeme. Für das Rapid Prototyping bietet ein Raspberry-Kamera-Modul einen zugänglichen Ausgangspunkt. Wenn Sie die spezifischen Anforderungen Ihrer Automatisierungsaufgabe – Geschwindigkeit, Auflösung, Beleuchtung und Verarbeitung – verstehen, können Sie das richtige CMOS-Kameramodul auswählen und die digitale Transformation Ihres Lagers beschleunigen.

Kontaktieren Sie Sincere, um Ihre Kameramodulanforderungen für die Lagerautomatisierung zu besprechen.