Документация на линейную камеру FLEXOCAM

Оглавление

1. Введение
2. О линейном сенсоре
3. Функциональная схема
4. Технические характеристики
5. Интерфейс управления
6. Описание разъёмов
7. Варианты исполнения видеокамеры
8. Рекомендации по установке
9. Возможные неисправности и способы их устранения 

1. Введение

        Линейная видеокамера FLEXOCAM предназначена для создания системы видеонаблюдения за процессом флексопечати в типографии. Видеонаблюдение позволяет уменьшить количество отходов, повысить качество и производительность работы. Система на базе видеокамеры FLEXOCAM является практически полностью автономным и законченным техническим решением, простым в установке и эксплуатации.

        Система комплектуется блоком видеокамеры с объективом и светодиодной лампой подсветки (Рисунок 1), клавиатурой для настройки параметров камеры (Рисунок 2), датчиком положения вала (Рисунок 3), а так же кабелями для их подключения.

Рисунок 1 - Видеокамера с модулем подсветки

Рисунок 2 - Клавиатура управления камерой

Рисунок 3 - Датчик положения вала флексомашины

        Клавиатура управления камерой и датчик положения вала флексопечатной машины подключаются к камере специальными кабелями.

 2. О линейном сенсоре

        В обычных видеокамерах или телефонах используется сенсор, который имеет прямоугольную матрицу светочувствительных элементов. Она имеет определённое количество строк и пикселей в строке. После экспонирования на эту матрицу какого-то объекта из матрицы можно считать растровое изображение (картинку).

        Линейный сенсор, в отличии от матричного имеет только одну линию светочувствительных элементов (одну строку). Поэтому в какой-то определённый момент времени он видит не весь объект, а только одну его линию. И эта линия будет одинаковой, если объект неподвижен. Но если объект начнёт двигаться, то в каждый последующий момент времени в поле зрения сенсора будет оказываться другая часть объекта. Таким образом, с помощью линейного сенсора можно получать растровое изображение движущихся объектов.

        Самый известный пример использования линейного сенсора это сканер, где сенсор движется относительно сканируемого документа. Или наоборот, сканируемый документ протягивается мимо сенсора. Ещё один пример — фотофиниш, где, например, спринтер быстро пробегает мимо линии сенсора, и таким образом можно точно зафиксировать его результат. Но с получением изображения при помощи линейного сенсора есть нюанс. Правильные геометрические размеры изображения объекта полученного из линейной камеры будут только в случае если он движется равномерно и с какой-то определённой скоростью. В противном случае изображение будет или сжато или растянуто.

        На рисунке 4 показана микросхема линейного сенсора CCD Toshiba.

Рисунок 4 - микросхема линейного сенсора Toshiba

        Такая микросхема используется в линейной видеокамере FLEXOCAM.

3. Функциональная схема

        Как показано на рисунке 5, используемый в видеокамере CCD сенсор выдаёт три аналоговых сигнала (RGB) которые поступают в блок аналого-цифрового преобразования (АЦП). Оцифрованные данные записываются во Фреймбуффер, из которого видеоконтроллер выдаёт изображение на HDMI монитор. Управляющая логика по данным от датчика положения вала инициирует начало записи нового кадра в Фреймбуффер. С помощью клавиатуры можно менять разные параметры системы, в частности параметры оцифровки сигналов с сенсора. Управляющая логика выдаёт на блок АЦП 7 параметров. Один из них это постоянная составляющая сигналов сенсора (фактически это яркость), остальные 6 — это пороги оцифровки. У каждого канала цветности по два порога оцифровки, нижний и верхний.

Рисунок 5 - Функциональная схема видеокамеры FLEXOCAM

        Ещё одна важная функция управляющей логики это автомат удержания размера. При ширине захвата камеры 100мм и частоте строк 11200 герц, правильные геометрические размеры изображения будут только при скорости движения полотна 52м/мин. При уменьшении скорости автомат удержания размера начинает пропускать некоторые строки, а при увеличении их дублировать. Таким образом при скорости 26 м/мин пропускается каждая вторая строка, а при скорости 104 м/мин каждая строка повторяется два раза.

4. Технические характеристики

Линейная Видеокамера FLEXOCAM

• Ширина захвата по горизонтали 90 ± 10 мм ( объектив F=58 )
• Разрешающая способность по горизонтали 1280 точек
• Разрешающая способность по вертикали:
  - при скорости до 52 м/мин 720 линий
  - при скорости от 52 до 104 м/мин линейно уменьшается до 360 линий
• Диапазон автоматического удержания размера от 18 до 208 м/мин
• Частота строк 11200 Гц
• HDMI видеорежим 1280х720
• Питание +12В, 0.3 А (без подсветки)
• Габаритные размеры 120х120х60 ( без подсветки и объектива)
• Объектив 58/2 крепление М42
• Вес 0.6 кг ( без подсветки и объектива)

Датчик положения вала / зуба шестерни

• Тип датчика — магнитный дифференциальный (на элементах холла)
• Питание +5В 30ма
• Выход — открытый коллектор NPN
• Подключение — трёхпроводный кабель

Клавиатура

• 6 кнопок на замыкание
• Подключение — четырёхпроводный кабель

5. Интерфейс управления

        Управление видеокамерой осуществляется при помощи выносной шестикнопочной клавиатуры.  Как показано на рисунке 2, клавиатура имеет три пары клавиш, центральную пару и две боковых, правую и левую. Центральная пара управляет режимами работы. Всего режимов 7, от «0» до «6».

        Режим «0» - основной рабочий режим, в котором камера находится сразу после подачи питания. Остальные режимы предназначены для более детальных регулировок и контроля. В каждом из режимов правой или левой парой кнопок можно изменять два каких-то параметра. Результат отображается в окне статуса, которое находится в правом нижнем углу экрана, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6 - Окно статуса режимов видеокамеры на мониторе в правом нижнем углу

        Окно статуса содержит 2 строки по 8 символов.

Режим «0» - основной рабочий режим.

        В основном рабочем режиме окно статуса может выглядеть так, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7 - Окно статуса в основном рабочем режиме

        Здесь первые два символа верхней строки — яркость. Меняется левой парой клавиш клавиатуры управления. Яркость может принимать значения от 0 до 31. Следующие 3 символа верхней строки это версия прошивки. Затем — автоматический скроллинг, где 1 включен, а 0 выключен. Изменяется нажатием средней нижней кнопки только в режиме «0». Последние два знака верхней строки — фаза. Вся длина печатного вала разделена на 32 участка, и с помощью этого параметра можно выбрать участок, с которого будет начинаться кадр. Грубо говоря, с помощью фазы можно сдвигать изображение вверх или вниз. Меняется правой парой клавиш. Первый символ нижней строки — номер режима. Далее — бит Тогле. Он принимает значения 0 или 1 и меняет свое состояние с каждым новым оборотом печатного вала. Следующие три символа — скорость печатного полотна. Параметр оценочный. В зависимости от разных условий может значительно отличаться от реальности. Максимальное значение 255. Последние три символа — количество зубьев шестерни печатного вала. Максимальное значение 255. Этот параметр важен для правильной синхронизации изображения на мониторе с положением печатного вала флексопечатной машины.

        Регулировку качества изображения следует начинать в этом режиме с яркости и регулировки диафрагмы на объективе.

Режим «1» дополнительные регулировки.

        Если регулировкой яркости и диафрагмы удовлетворительных результатов по качеству изображения добиться не удалось, то в этом режиме «1» можно изменить параметры блока оцифровки (рисунок 8, пороги АЦП).

        У каждого канала АЦП есть два порога — нижний и верхний. Это уровни напряжений, между которыми находится оцифровываемый сигнал. Если проводить аналогию с более привычными терминами яркостью и контрастностью, то одновременное изменение и верхнего и нижнего порогов вверх или вниз будет аналогично изменению яркости. А разнонаправленное изменение - аналогично контрастности.

Рисунок 8 - Окно статуса в режиме настройки порогов АЦП

        Здесь первые два символа и верхней и нижней строки такие же как и в режиме «0». Далее три пары символов верхней строки — верхние пороги АЦП. Соответственно три пары символов нижней строки — нижние пороги АЦП. Максимальное значение всех порогов 31. Левой парой кнопок одновременно меняются три верхних порога. Правой парой кнопок одновременно меняются три нижних.

Режимы «2»,«3»,«4»

        Если в режиме «1» удалось достичь удовлетворительный результат по качеству изображения от видеокамеры, но хотелось бы откорректировать цветопередачу, то в этих режимах можно менять пороги АЦП для каждого цвета отдельно. В режиме «2» для синего, в режиме «3» для зеленого и в режиме «4» для красного. Окно статуса такое же, как и в режиме «1», а правой и левой парами клавиш можно менять пороги только одного цвета.

Режим «5» тестовый

        Окно статуса и действия клавиш такие же как и в режиме «1». Но в этом режиме инициация начала заполнения фреймбуффера происходит не от счетчика импульсов датчика положения вала, счетчика зуба шестерни вала, а от внутреннего генератора. Таким образом можно оценить качество регулировок по неподвижной картинке, например по цветовой таблице.

Режим «6» тестовый

        В этом режиме правой парой кнопок можно устанавливать количество зубьев шестерни.

 6. Описание разъёмов камеры

        Все разъёмы линейной камеры FLEXOCAM находятся на задней панели камеры, как показано на рисунке 9.

Рисунок 9 - Вид задней панели видеокамеры

• Два круглых разъёма PWR слева – это питание. Они равнозначные. Подавать питание можно в любой из них. Второй разъём можно использовать для подключения питания подсветки. Между ними LED – индикатор наличия питания.
• HDMI – разъем подключения видеомонитора.
• JTAG - служебный разъем для программирования при производстве и апгрейда.
• J1 – джампер направления сканирования (слева на право или с права налево).
• KEY – подключение клавиатуры (4 контакта).
• J2 – джампер заполнения фреймбуффера (сверху вниз или снизу вверх)
• Tooth sens – разъем датчика зуба шестерни (3 контакта).

        При монтаже видеокамеры подключать разъёмы нужно в следующей последовательности: сначала разъем датчика положения печатного вала или датчик зуба шестерни, затем клавиатуры, далее HDMI и, в последнюю очередь, питание. При демонтаже, в обратном порядке, в первую очередь отключать разъем питания, а затем все остальные кабеля.

7. Варианты исполнения видеокамеры

        Видеокамера FLEXOCAM2 является еще одной реализацией FLEXOCAM. Она содержит такую же электронику и даже такую же прошивку. Разница только в конструктиве. В камере FLEXOCAM2 установлен более широкоугольный объектив (38мм) и увеличена ширина лампы подсветки. Эти изменения позволили увеличить ширину захвата по горизонтали до 200мм. Однако при этом разрешающая способность сохранилась такой же, как и была у камеры FLEXOCAM1, то есть 1280 точек. Соответственно мелкие детали этой камерой видно хуже.
За то, из за большей ширины захвата, видно гораздо больше запечатываемого материала. При ширине материала до 200 мм, он будет виден полностью. В этом случае нет необходимости в перемещении камеры по горизонтали, и ее можно закрепить жестко.

        На рисунке 10 показаны два варианта исполнения линейной видеокамеры FLEXOCAM и FLEXOCAM2.

Рисунок 10 - Варианты исполнения линейной видеокамеры FLEXOCAM

        Необходимо учитывать, что из за изменения ширины захвата изменилась и допустимая скорость движения печатного материала. Для камеры FLEXOCAM2 правильные геометрические размеры изображения будут
при скорости 110 м/мин. Таким образом разрешающая способность по вертикали при скорости до 110 м/мин будет 720 точек, а при увеличении скорости до 220 м/мин будет линейно уменьшаться до 360.

        Все остальные технические характеристики такие же как у камеры FLEXOCAM.

8. Рекомендации по установке

        На рисунке 11 показана видеокамера FLEXOCAM установленная на реальном производстве. 

Рисунок 11 - Линейная камера FLEXOCAM установленная на флексографическом станке

        Рекомендуемое расстояние от модуля подсветки до печатного полотна 15 мм. Лучше всего, если в этом месте печатное полотно будет опираться на вал. Это может быть какой-то уже установленный и неиспользуемый вал или его можно установить дополнительно. Это требуется потому, что на свободном пролете полотно может иметь механические колебания, а у некоторых материалов могут загибаться края. Что, соответственно, может повлиять на качество изображения. Желательно чтобы крепление камеры позволяло перемещать ее по горизонтальной оси, чтобы иметь возможность выбрать нужный участок изображения.

       Магнитный датчик положения вала срабатывает на прохождение вблиз него изуба шестерни вала и может быть установлен либо непосредственно на печатный вал, либо на любой другой, однозначно с ним связанный. Защитная пластина чипа датчика должна находится как можно ближе к зубьям но не касаться их. Номинальное расстояние около 1 мм. Датчик имеет магнитное крепление, и регулировать расстояние до шестерни можно установкой дополнительных магнитов (рисунок 12).

Рисунок 12 - Установка датчика зуба шестерни вблизи вала печатной машины

        Клавиатура так-же имеет магнитное крепление, и может быть установлена в любом, удобном для оператора месте (рисунок 13).

Рисунок 13 - Крепление клавиатуры камеры

9. Возможные неисправности и способы их устранения

• Вперёд >