suurnopeuskamera

Suurnopeuskamerat: Näe, mitä et pysty näkemään

I 10.02.2020 I Suurnopeuskameroiden käyttömahdollisuuksia on rajattomasti. Niillä voidaan selvittää mm. tuotantolinjojen ongelmakohtia ja näin minimoida tuotantolinjan katkoksia. Suurnopeuskameraa voidaan hyödyntää monipuolisesti myös tuotekehityksessä.

Kuvaus- ja analysointikohteina voivat olla mm. materiaalitekniikka, virtausdynamiikka, ballistiikka, törmäys- ja kestävyystestit, rikkova aineenkoestus sekä partikkeleiden tutkimus.

Suurnopeuskameran osto-opas – mitä kannattaa huomioida?

Tämä suurnopeuskameran osto-opas kertoo sinulle, mihin kameraa valitessa kannattaa kiinnittää huomiota. Saat oppaasta hyviä eväitä haarukoidaksesi parhaan kameran juuri sinun tarpeisiisi sekä laajentaaksesi ymmärrystä eri ominaisuuksista ja niiden merkityksestä lopputulokseen.

Suorituskyky

Tärkein asia suurnopeuskameraa hankkiessa on määritellä suorituskyky, joka kameran tulee saavuttaa. Tämä siksi, että käytännön sovellukset vaativat sekä resoluution että kuvausnopeuden kombinaatiota.

Varmistu, että kamera pystyy ottamaan talteen sen määrän pikseleitä kuin haluat ja siinä ruudunpäivitysajassa kuin tarvitset.

Suoritusteho on suora suhde resoluution ja kameran nopeuden välillä, ja se voidaan helposti laskea seuraavalla kaavalla:

Suoritusteho = leveys (pikseliä) x korkeus (pikseliä) x kuvaa sekunnissa

Kuvausnopeus

Myös kuvausnopeus on merkittävä asia suurnopeuskameran ostopäätöstä tehdessä. Kuinka monta kuvaa sekunnissa tarvitaan riittävän yksityiskohtaisen videon saamiseksi, jotta pystyt analysoimaan haluttua tapahtumaa?

Markkinoiden matalammassa päässä suurnopeuskamerat kuvaavat n. 1000 kuvaa sekunnissa. Huippuluokassa kamerat voivat ottaa yli 20 000 kuvaa sekunnissa 1 megapikselin resoluutiotarkkuudella.

Kuvausnopeudesta käytetään termiä fps (frames per second = kuvaa/sekunti).

Useimmat suurnopeuskamerat tarjoavat mahdollisuuden ajaa yhä suuremmalla kuvausnopeudella resoluution samalla pienentyessä.

Video: AOS Technologies AG

Resoluutio

Suurnopeuskameran resoluution täytyy olla riittävä, jotta sen avulla voidaan havaita halutut yksityiskohdat.

Enemmän resoluutiota = enemmän monipuolisuutta & tarkemmat yksityiskohdat.
Voi olla hankalaa vertailla keskenään kahta kameraa, joissa on saman verran kapasiteettia, mutta erilaiset resoluutiotasot. Yleisesti voidaan kuitenkin todeta, että korkeamman resoluution kamera on aina monipuolisempi.

Kameran resoluutio edustaa käytettävissä olevien pikselien lukumäärää kameran kuvakennolla, ja se määrittää kuvan yksityiskohdat ja sen tarkkuuden, jolla liike voidaan mitata. Suurnopeuskameroita on saatavina monilla eri resoluutioilla.

Huom. mitä suurempi kameran resoluutio on, sitä pienempi maksimikuvausnopeus on. 4 megapikselin resoluutiolla sinulla on 4 x enemmän pikseliä käsiteltäväksi kuin 1 megapikselin resoluutiolla.

Lisäksi on hyvä huomioida että korkeamman resoluution kamerat ovat yleensä vähemmän herkkiä valolle kuin pienemmän resoluution kamerat, koska niiden kuvakennossa on pinta-alaltaan pienemmät pikselit. Pienemmät pikselit taas vaativat poikkeuksetta enemmän valoa saman valotuksen saavuttamiseen.

Lyhyt video resoluution merkityksestä:

Bittisyvyys

Bittisyvyys on tärkeä huomioida, koska se vaikuttaa kuvan laatuun ja kykyyn soveltaa kuvankäsittelyä jälkiprosessoinnissa.

Suurin osa suurnopeuskameroista ottaa joko 8-/10-/ tai 12-bittisiä kuvatietoja.

Mitä suurempi bittisyvyys, sitä suurempi skaala eri sävyjä on käytössä kuvan muodostukseen.

Suuremmilla bittisyvyyksillä varustetut kuvat sisältävät enemmän tietoa, ja katsoja voi nähdä kuvissa yksityiskohtia paremmin. Laadukkaat kuvat tarjoavat myös joustavuutta kuvankäsittelyyn, jolloin huonosti valaistuja alueita voidaan kirkastaa analysoinnin helpottamiseksi.

Suuren bittisyvyyden kuvat vaativat enemmän muistia kameran sisällä, ja lyhentävät sen vuoksi kameran tallennusaikaa. Niiden lataaminen kameran muistista tietokoneeseen kestää myös kauemmin. Useimmissa huippukameroissa bittisyvyys on valittavissa ennen kuvauksen aloittamista.

8 bittiä = 256 sävyä
10 bittiä = 1024 sävyä
12 bittiä = 4096 sävyä

Valoherkkyys

Tietyissä sovelluksissa valoherkkyys on kriittinen ominaisuus suurnopeuskameran valinnassa. Kuvatessasi nopeaa tapahtumaa tarvitset lyhyttä valotusaikaa liike-epäterävyyden minimoimiseksi. Ilman riittävää valoherkkyyttä kuva jää tummaksi ja yksityiskohtia on vaikea nähdä. Tätä voidaan tarvittaessa kompensoida lisävalaistuksella.

Markkinoilla olevien nopeiden kameroiden valoherkkyyksissä on valtavia eroja. Valoherkkyys esitetään tyypillisesti ISO-arvona. Mitä korkeampi ISO-arvo, sitä herkempi kamera on. ISO-arvon tuplaaminen vastaa valotuksen kaksinkertaistumista.

Valotusajan erot

Kuva: Valotusaika 1/500. Toisessa ISO 1000 ja toisessa ISO 8000

Minimivalotusaika

Erityisen tärkeää minimivalotusaika on sovelluksissa, jotka vaativat erittäin korkeaa kuvausnopeutta, kuten esim. ballistisissa testauksissa.

Useimpien suurnopeuskameroiden minimivalotusaika on riittävä.

Sisäinen muisti

Huippuluokan suurnopeuskamera tuottaa valtavan määrän tietoa hyvin lyhyessä ajassa. Siksi sisäisen muistin määrä on tärkeä huomioitava asia ostaessasi suurnopeuskameraa.

Suurnopeuskameroissa on väliaikainen sisäinen muisti, johon kuvatiedot tallentuvat. Kun tallennus on valmis, kuvatiedot siirretään pysyväismuistiin.

Sisäisen muistin määrä ratkaisee käytettävissä olevan kuvausajan suorituskykytarpeesi mukaan. Usein kuvausaika on sekunteja kerrallaan.

Kun nämä asiat ovat tiedossasi, voit määrittää tarvittavan sisäisen muistin määrän. Autamme tässä sinua mielellämme!

Tiedonsiirtonopeus

Kun olet kuvannut videon tapahtumasta, se tulee siirtää kameran sisäisestä muistista pysyvämpään sijaintiin varastointia ja analysointia varten.

Useimmat suurnopeuskamerat käyttävät Gigabitin Ethernet-yhteyttä, jotta kuvatiedot voidaan siirtää nopeasti ja vaivattomasti kamerasta tietokoneeseen. Joissakin kameroissa on mahdollisuus tallentaa kuvatiedostot sisäisiin haihtumattomiin muisteihin eli muistikortille tai SSD-levylle. Nämä kamerat eivät tarvitse tietokoneyhteyttä kuvaushetkellä.

Väri- vs. mustavalkokamera?

Kun ostat suurnopeuskameraa, sinun on päätettävä värillisen tai mustavalkokameran välillä. Mustavalkokamera on yleensä huomattavasti herkempi valolle kuin vastaava värikamera. Katso valoherkkyysinfo artikkelin alkupuolelta. Mustavalkokamera on yleisesti ottaen parempi valinta, mikäli värimuutokset ja niiden seuraaminen ei ole tärkeää. Hankintakustannuksissa ei ole eroja.

Kameran koko ja suojaus

Suurnopeuskameroita on saatavilla erilaisiin sovelluksiin myös koon ja painon sekä mekaanisen rasituksen suhteen. Haastavat olosuhteet, kuten koville g-voimille altistuminen, on huomioitava kameraa valittaessa.

Optiikka

Useimmissa suurnopeuskameroissa on C- tai F-bajonettikiinnitys objektiiveille. Tällöin on mahdollista valita objektiivi kuvauskohteen mukaan. Objektiivissa on huomioitava polttoväli (kuvakulma) sekä sen kyky päästää valoa läpi (valovoima). Kun kuvauskohteen koko ja kuvausetäisyys on tiedossa, voimme laskea juuri sinulle sopivan objektiivin.

Valaistus

Valaistuksen merkitystä ei voi väheksyä. Kuvausnopeutta nostettaessa valaistuksen tarve tuplaantuu aina valotusajan puolittuessa. Normaalit verkkovirralla toimivat valot eivät sovellu suurnopeuskuvaamiseen, koska ne ovat huomattavan ajan pois päältä. Suurnopeuskameroiden kanssa käytetään kameran kanssa synkronoituja LED-valaisimia, joilla varmistetaan kohteen tasainen valaisu jokaisen kuvan välillä.

Yhteenveto

Kuvanopeus, resoluutio, valoherkkyys sekä objektiivin valovoima ovat tyypillisesti tärkeimpiä tekijöitä, joita tulee ajatella ostaessasi suurnopeuskameraa, mutta kuten edellä käytiin läpi, on myös monia muita huomioitavia asioita.

Suurnopeuskameroita löytyy monissa eri hintaluokissa. Asiantuntijamme kanssa varmistat, että löydät sovellukseesi sopivan kameran, etkä turhaan kuluta liikaa rahaa ominaisuuksiin, joita et tarvitse. Ota yhteyttä!

Lue myös: Test Centerimme uusin perheenjäsen: tarkkaakin tarkempi AOS-suurnopeuskamera!

Lauri Selänne
puh. 0400 376 297, email: lauri.selanne(at)kvalitest.com

Kvalitest Lauri Selänne

Voit myös ottaa yhteyttä kätevästi tämän lomakkeen avulla:

 

Blogiteksti: Taija Jolanki ja Lauri Selänne