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Frame grabbers

Apesar das especulações da indústria sobre o iminente desaparição dos frame grabbers, estes continuam a ser um elemento muito importante nos sistemas de visão artificial

Ao principio, os frame grabbers foram utilizados como digitalizadores de vídeo analógico e como buffer de imagem, porém na atualidade são capazes de realizar tarefas complexas, como a de processamento de imagens, por exemplo. O desenho das placas de captura evoluiu com o objetivo de aumentar a performance dos sistemas e reduzir as necessidades de processamento do computador.

Além da aquisição de imagens, as placas de captura realizam três tarefas importantes nos sistemas de visão artificial. A primeira é a reconstrução de imagens que com a tecnologia analógica de vídeo original, significa digitalizar o sinal analógico desde a câmara de vídeo. A segunda função que leva a cabo os frame grabbers é armazenar as imagens até que o CPU host esteja disponível para recebe-las. Por último, proporciona controlo da câmara em tempo real para atividades como o controlo de exposição, obturador e trigger.

Desde que a tecnologia digital começou a substituir a tecnologia analógica no desenho das câmaras de visão artificial, o papel das placas de captura se transformou. Nas câmaras digitais modernas, a reconstrução de imagens inclui obter a informação de um ou mais canais e reordenar os píxeis na imagem. Tanto a necessidade de um buffer de imagem e o controlo de câmara continuam a ser necessários, porém deve ser realizado em períodos de tempo cada vez mais curtos para permitir o funcionamento das câmaras a altas velocidades.

 

O rendimento da câmara desafia o processamento com PCs

O uso da interface da câmara diretamente no computador pode ter reduzido o uso do Frame grabber, porém não eliminou a necessidade dos mesmos na indústria da visão. A tecnologia dos sensores de imagem evoluiu tanto em velocidade como em resolução das imagens que a necessidade de um frame grabber para as tarefas de captura, processamento e trigger podem representar uma sobrecarga na capacidade de processamento do computador, desacelerando todo o processo de fabricação.

A gestão destas tarefas, sem necessidade de um hardware específico, deixa pouca capacidade de CPU restante para o processamento de imagens e outras funções. Com um frame grabber, a descarga de dados da câmara e as tarefas de montagem da imagem significa que grande parte de capacidade de processamento do PC esteja disponível para o processamento de imagens e para outras tarefas.

Existe um grande número de novas aplicações que requerem o alto rendimento das câmaras de visão artificial. A inspeção de telas planas, por exemplo, precisa de câmaras com uma resolução cada vez maior. A chegada da qualidade HD em dispositivos como smartphones e tablets requer inspeção de filtros de cores de subpixeis de menos de 1µm de largura.

Outra necessidade da indústria é a velocidade de produção extremamente alta e elevada eficiência, o que exige que os sistemas de inspeção trabalhem muito mais rápidos. Um dos sistemas atualmente em funcionamento para a inspeção ótica automatizada de telas planas utiliza múltiplas câmaras de varredura linear e deve ser capaz de lidar com 7 gigabytes por segundo.

Frame grabbers

A inspeção de PCBs ou aplicações de inspeção lineares tem exigências similares tanto em alta velocidade como em precisão. Como a inspeção de telas planas, a velocidade a que cada sistema pode funcionar determina o ritmo a que a fabrica pode produzir. A velocidade de processamento do sistema de visão costuma ser um fator limitador, por isso os integradores de sistemas de visão tem que buscar opções para reduzir ao mínimo as exigências do host  para aumentar a velocidade do sistema. A carga de trabalho realizada pelo frame grabber na captura de imagens contribui enormemente para o alto rendimento de todo o processo.

O papel dos frame grabbers nos sistemas de visão artificial esta longe de acabar. O aumento da demanda pelo alto rendimento e o incremento da quantidade e velocidade de transferência de dados garantem o futuro das placas de captura na busca de maior eficiência.

Por outro lado, as placas de captura continuam a evoluir para adaptar-se e agregar valor nos sistemas de visão artificial através do aumento da capacidade de realizar tarefas de processamento de imagens e também o pré-processamento das imagens para o posterior processamento pelo sistema de visão artificial. Inclusive as câmaras que permitem ser conectadas diretamente ao PC para a captura de dados e análise de imagem podem se beneficiar das capacidades de processamento dos frame grabbers otimizando o rendimento do sistema e jogando um papel fundamental para a alta velocidade do processo.