Funcionamiento y uso de cámaras CMOS Rolling Shutter

Las últimas cámaras CMOS Rolling Shutter, como las de la serie Baumer CX con sensores Sony STARVIS, se caracterizan por una elevada sensibilidad y un reducido nivel de ruido, por lo que son ideales para aplicaciones en entornos industriales. En combinación con la elevada velocidad del sensor, las cámaras se utilizan en cada vez más aplicaciones que antes estaban reservadas para modelos con sensores Global Shutter.

Ventajas en comparación con las cámaras Global Shutter:

• Arquitectura de píxeles compacta, sencilla y rentable gracias al almacenamiento intermedio ahorrado y la electrónica de lectura reducida.
• Potencia térmica reducida y reducido ruido electrónico, ya que se emplean menos transistores.
• Reducido ruido temporal debido a la lectura inmediata de la información de carga.
• El Pixel Pitch reducido permite una elevada resolución por superficie del sensor, de forma que se dispone de hasta 20 megapíxeles en formato compacto de 29 × 29 mm con una muy buena relación calidad-precio.

Ejemplos de aplicación:

• Electrónica: alineación e inspección de circuitos impresos, identificación (lectura de código y texto)
• Robótica: aplicaciones Pick & Place
• Industria farmacéutica: lectura de códigos y lectura de códigos múltiples de etiquetas de productos
• Microscopía: análisis y documentación de imágenes

Efecto Rolling Shutter

Si un objeto se mueve más rápido que el tiempo exposición y lectura del sensor, la toma de imágenes puede distorsionarse debido a la exposición: se produce el denominado efecto Rolling Shutter.

Con elevadas frecuencias de fotogramas de hasta 100 imágenes/s, las cámaras CMOS actuales con sensores Rolling Shutter Sony Starvis minimizan considerablemente este efecto y ofrecen multitud de aplicaciones.

Omisión del efecto Rolling Shutter

Algunos sensores Rolling Shutter disponen de un modo de servicio especial: el denominado Global Reset Shutter. Al igual que en el caso de Global Shutter, todos los píxeles se exponen al mismo tiempo, mientras que el proceso de lectura se lleva a cabo línea por línea con un desfase temporal. De esta forma, cada línea del sensor queda expuesta con una duración diferente y se genera una progresión del brillo en la imagen. Todavía son visibles las posibles distorsiones provocadas por el efecto Rolling Shutter. Esto puede dificultar la evaluación estable de imágenes.
Sin embargo, si combina el modo de servicio del Global Reset Shutter con iluminación flash y sombreado de luz externa, se puede evitar el efecto Rolling-Shutter. Si el flash domina la exposición y se suprime otra luz extraña, todos los píxeles reciben la misma cantidad de luz. La siguiente lectura línea a línea y la longitud de exposición diferente resultante de las líneas carecen de importancia, porque no interviene ninguna luz extraña. Si la cámara también está alineada de manera que la dirección de desplazamiento del Shutter coincida con la del objeto, se puede lograr una reducción adicional de las distorsiones geométricas mediante el efecto Rolling-Shutter.

Si los objetos de inspección no se mueven, se mueven lentamente o se detienen para la toma de imágenes, las cámaras con sensor CMOS Rolling Shutter son ideales y ofrecen numerosas opciones de aplicación.