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■インテリジェントビジョンセンサ(IVS) (浜松ホトニクス株式会社)


画像の取得から画像処理、フィードバック信号の出力までを1/1000秒のフレームレートで実現した、高速CMOSセンサと画像処理部をカメラ内に一体化した小型高速画像処理システムです。本システムはカメラヘッド部・接続ケーブル・取り込み用汎用画像ボード・パソコン・ソフトウェア、によって構成されます。
生産システムの高速化(2次元/3次元形状計測など)、高速運動制御(移動体認識など)、レーザー光の高速補正(波面計測、多点重心演算、ロックイン計測など)、その他の光応用計測などが用途です。
手のひらよりも小さく機能を凝縮したコンパクトタイプ(44×38×45.5mm)、512×512画素 250fpsで読み出し可能な高解像度タイプ、用意されている全てのアプリケーションが展開可能な高機能タイプの3種類をラインアップしています。
製品外観


【概 要】

従来のCCDカメラを使用したシステムでは、1フレーム33ミリ秒というビデオ信号(I/Oボトルネック)が制約となり、高速な処理回路を使っても、33ミリ秒以下の高速処理はできませんでした。これに対して「インテリジェント ビジョンシステム」では光検出器アレイと並列処理機構をパラレル接続することによって、画像の取得から画像処理、信号出力までを1フレーム1ミリ秒という高速処理を可能としています。この高速性は、高速フレームレート可能な光検出部と並列演算が可能な高速画像処理部という2つの要素技術によって実現しています。



【構 成】


光検出部
光検出部には、CMOSセンサを採用しています。フォトダイオードアレイの出力1ラインごとにアンプとA/Dコンバータを用意しているため、画像の高速出力が可能です。また、CMOSセンサは、低消費電力、単一電源駆動、演算回路・制御回路などを組み込み可能という特長があり、量産性、性能の両面で優位性のあるセンサです。
並列演算処理機構
CMOSセンサの1画素に1演算素子を対応させることによって高速画像処理を可能としています。あらかじめ開発されたプログラムに応じてSIMD型並列演算による高速画像処理が実行されます。
(*インテリジェント ビジョンシステムは、東京大学石川奥研究室にて提唱された並列処理方式:S3PEアーキテクチャを採用しています。)


【特 長】

コンパクトタイプ 
高解像度タイプ 
高機能タイプ 
インテリジェントビジョンセンサ コンパクトタイプ インテリジェントビジョンセンサ 高解像度タイプ インテリジェントビジョンセンサ 高機能タイプ
 ○高速CMOSセンサ と 画像処理部 を小型カメラ内に一体化 (44×38×45.5mm)    ○並列演算処理機能によるリアルタイム演算
  高速処理/制御のため並列演算処理機能を装備
 ○1000フレーム/秒の超高速画像取得・画像処理
  128×128 画素モード :max 1000 フレーム/秒(可変)
  256×256 画素モード :max 250 フレーム/秒(可変) 
 ○高解像度化
  512×512 画素 250 フレーム/秒の読み出しが可能
 ○解像度は選択可能First Name
 ○高諧調化
  8bit または 10bit出力
 ○高速部分読み出し機能
  ex.  232×232画素、  1,000  fps
    ・128×128画素、  2,400  fps
    ・32×  32画素、12,600  fps
 ○カメラ内で画像処理 特定処理をハードウェア的に内蔵(ご希望の仕様で)
 ex. ▼1次元/2次元演算ライブラリ
     → 3次元計測(光切断法)
   ▼3×3/5×5マスク演算ライブラリ
     → 2次元形状計測、位置決め
   ▼多点重心演算ライブラリ
     → 波面計測
   ▼差分計測ライブラリ
     → ロックイン検出ジ
 ○プログラミングにより汎用的な処理を実現(SIMD型並列演算)
  制御部からの処理コマンドによりさまざまな画像処理演算が可能
    ex.  演算例
   ・エッジ抽出
   ・重心演算
   ・画像認識
   ・オプティカルフロー
   ・ポアッソン方程式 etc.
 ○画像像 および 処理データ をパソコンにリアルタイム取り込み可能

 ○プロファイル出力機能
  X方向、Y方向の明るさ射影データを同時出力可能
(1画素中に、画像用センサ、X方向用センサ、Y方向用センサ、の3つの受光エリア)

 ○ユーザーインターフェイスに優れた開発・デバック環境を用意
 ○Windowsパソコンからの制御が容易
  ・VC++(Microsoft社)用ライブラリ関数
  ・LabVIEW(National Instruments社)用ライブラリ関数
 ○フレームシャッタ機能
  8μS? 任意の時間幅に設定可能
 ○外部同期可能(外部トリガにより読出し開始)
 ○最大4台のカメラヘッドをフレーム同期可能
 (1台の画像取込ボード&パソコンで実現)
 ex. マルチカメラによるワーク全方向計測


【用途例 高速自動追跡システム】

想定される応用分野 FA、ロボット制御、運動体解析
必要とされる画像処理機能 マッチング演算、ノイズ除去演算、2次元重心演算
使用できる製品のタイプ 高機能タイプ
形状の異なる2つのターゲットのうち一方の形状をインテリジェント ビジョンシステムに認識させます。認識したターゲットが動くとカメラヘッドが追跡しますが、それ以外の形状のターゲットが動いてもいても反応はしません。また素早い動きにもターゲットを見失うこと無く追跡します。



【用途例 高速3次元形状計測】

想定される応用分野 物流監視、部品計測・検査
必要とされる画像処理機能 1次元重心演算、線幅計測演算
使用できる製品のタイプ コンパクトタイプ、高解像度タイプ、高機能タイプ
移動ステージ上を1m/秒で移動するターゲットにスリット光を当て、反射光の形状をインテリジェント ビジョンシステムでとらえ、3次元画像としてコンピュータ上に表示します。高速で移動するターゲットの3次元形状を瞬時にとらえることができます。



【用途例 波面センサ】

想定される応用分野 波面制御、波形成形
必要とされる画像処理機能 2次元重心演算、極大値抽出演算、面積計測演算
使用できる製品のタイプ コンパクトタイプ、高解像度タイプ、高機能タイプ
望遠鏡で星を見た時の光の歪みや、レーザ光路における光学素子による歪みを補正する波面センサにインテリジェント ビジョンシステムを用いることによって、波面補正データの高速フィードバック制御が可能となります。



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