Модули камер для умных шкафчиков и автоматизированных систем получения посылок

Модули камер для умных шкафчиков зачастую располагают лишь несколькими секундами на съёмку изображения. После открытия дверцы и помещения посылки внутрь или её извлечения система сохраняет изображение отсека. Это изображение может подтвердить, что посылка размещена в правильном отсеке, поддержать расследования служб клиентской поддержки, а также служить входными данными для программного обеспечения обнаружения наличия посылок.

Процесс звучит простым, однако камера работает внутри ограниченного металлического корпуса. Светодиодное освещение может быть неравномерным, пластиковая упаковка способна отражать свет, а посылки сильно различаются по размерам. Кроме того, после установки изменить положение камеры затруднительно. Модуль, обеспечивающий чёткое изображение лиц во время видеозвонков, может не справиться с захватом транспортной этикетки на задней стенке отсека. Поэтому выбор подходящей камеры требует учёта характеристик корпуса, размещения источников освещения, последовательности захвата изображений, а также параметров сенсора.

Определите, что должно показывать изображение

Должна ли система определять, пуст ли отсек, позволять сотрудникам службы поддержки оценить состояние посылки или считывать номер отслеживания? Каждая из этих задач предъявляет разные требования к объективу и разрешению. Обнаружение присутствия на фиксированном фоне может требовать сравнительно небольшой детализации, тогда как распознавание мелкой этикетки требует значительно большего разрешения.

Использование одной камеры для съёмки как пользователя, так и всего отсека обычно требует широкого угла обзора, из-за чего на этикетку приходится меньше пикселей. В некоторых конструкциях используются две камеры: одна — внутри отсека, а другая — рядом с сенсорным экраном для записи пользователя. В данной статье речь идёт о камере, установленной внутри отсека.

Конструирование вокруг отсека для посылок

Камера, смонтированная в верхней части отсека, может чётко захватывать крупную коробку, но оставлять «мёртвую зону» непосредственно под местом крепления. Широкоугольный объектив охватывает бо́льшую часть отсека, однако мелкие детали могут становиться труднее различимыми, особенно вблизи краёв кадра. Освещённость также меняется при открытии дверцы шкафчика.

Прежде чем выбирать объектив модуля камеры измерьте максимально близкое возможное положение посылки, расстояние до задней стенки и всю площадь, которая должна быть видна. Простой запрос у поставщика широкоугольного объектива не позволяет определить, будет ли этикетка, расположенная на расстоянии 60 см, читаемой.

Проверьте светодиоды в их предназначенных производственных положениях, используя белые почтовые пакеты, отражающую пластиковую упаковку и тёмные коробки. Блики, которые кажутся незначительными человеческому глазу, могут скрыть несколько критически важных символов на захваченном изображении.

Соответствие разрешения требуемому охвату

Изображение с разрешением 5 МП позволяет обрезать кадр, однако более полезным показателем является количество пикселей, приходящихся на наименьший элемент, который система должна распознавать. Установите модуль на предполагаемую высоту, поместите типичную транспортную этикетку в заднюю часть отсека и сохраните исходное изображение с камеры, а не скриншот предварительного просмотра. Проверьте этикетку при 100%-ном увеличении и убедитесь в сохранении чёткости во всех четырёх углах.

Полезным сравнением служит изображение всего отсека рядом с обрезанным фрагментом этикетки при 100%-ном увеличении, с указанием рабочего расстояния и условий освещения. Хорошо задокументированная пара изображений информативнее большого набора пробных снимков.

Используйте фиксированную фокусировку для обеспечения предсказуемого рабочего расстояния

Отсеки для хранения, как правило, имеют определённую глубину. Камера с фиксированным фокусом избегает поиска фокуса и сохраняет одинаковую настройку фокуса при каждой доставке или получении посылки. Однако её рабочая глубина резкости должна охватывать все возможные положения посылок, а не только одно удобное положение на испытательном стенде.

Большая коробка может разместить этикетку близко к объективу, тогда как небольшая посылка может находиться в задней части отсека. Проверьте как минимальное, так и максимальное рабочее расстояние. Если одной настройки фокуса недостаточно для обеспечения достаточной резкости обоих участков, скорректируйте положение камеры, объектива или диафрагмы.

Когда фары включаются впервые, автоматическая экспозиция и баланс белого могут потребовать несколько кадров для стабилизации. Сохранение первого кадра может привести к нестабильной яркости от одного снимка к другому. Практичный порядок действий: включить освещение после события открытия двери, дождаться стабилизации экспозиции и баланса белого, а затем выполнить захват и сохранение изображения вместе с соответствующей записью о выдаче или получении груза. Измерьте требуемую задержку на производственной хост-платформе. Явно регистрируйте сбои захвата вместо подстановки старого изображения из буфера.

Где устанавливается модуль USB-камеры OV5640

Sinoseen's Модуль USB-камеры OV5640 на 5 Мп является одним из возможных вариантов для видеосъёмки внутри отсека шкафчика. Указанные характеристики включают интерфейс USB 2.0, фиксированную фокусировку, печатную плату в форме узкой полосы размером 62 × 9 мм, максимальное разрешение 2592 × 1944 и опциональный угол обзора 60°. Узкая плата может быть размещена вдоль верхней поперечины или за тонкой передней панелью, тогда как квадратная плата может мешать замкам, проводке или механизму двери.

OV5640 — это цветной датчик с разрешением 5 Мп, оптическим форматом 1/4 дюйма и размером пикселей 1,4 мкм. В него интегрированы сжатие в формате JPEG, автоматическая экспозиция и автоматическая балансировка белого.

Доступные хосту разрешения, частоты кадров, форматы сжатия и параметры управления изображением зависят от используемого в модуле USB-мостового чипа и прошивки. Подтвердите эти возможности на физическом образце. Одних лишь родных характеристик датчика недостаточно для определения возможностей готового Модуль камеры USB может предложить.

Эта конфигурация лучше подходит для относительно неподвижных посылок, чем для быстро движущихся объектов. Основные преимущества для умных шкафчиков — гибкость крепления за счёт узкой печатной платы и высокая детализация при обрезке этикеток благодаря разрешению 5 Мп. Если стандартная плата не подходит, рассмотрите вариант пользовательский модуль камеры .

Сделайте изображения частью записи транзакции

Команда разработчиков должна определить, когда делается каждый снимок, к какой записи о выдаче или приёме посылки он относится, как долго хранится и кто имеет к нему доступ. Запись о посылке, как правило, не требует включения коридора за пределами шкафчика.

Ограничение поля обзора рамками отсека снижает объём нерелевантной информации и направляет большее количество пикселей изображения на саму посылку. Приложение также должно различать сбой захвата изображения и пустой отсек, поскольку эти ситуации требуют разных действий.

Протестировать полный рабочий процесс получения посылки

Выборочное тестирование должно воспроизводить предполагаемые условия эксплуатации как можно точнее. Используйте промышленный хост, операционную систему, USB-кабель, внутренний USB-хаб, светодиодное освещение, корпус и приложение. Тестируйте посылки разной высоты, цвета и материала поверхности. Многократно открывайте и закрывайте дверцу и проверяйте, что камера автоматически переустанавливает соединение после перезагрузки хоста.

Записывайте процент успешных запусков, время до получения первого пригодного для использования изображения, область, в пределах которой метки остаются читаемыми, различия в резкости между центром и углами кадра, а также согласованность экспозиции при повторных съёмках. Эти измерения полезнее, чем несколько тщательно отобранных образцов изображений.

Перед началом массового производства зафиксируйте комбинацию датчика и USB-моста, габариты печатной платы (PCB), ориентацию разъёма, объектив, версию прошивки, идентификаторы USB-устройства и параметры изображения по умолчанию. Любое изменение любого из этих компонентов может повлиять на производительность, даже если название продукта останется неизменным.

Часто задаваемые вопросы

Нужна ли каждой умной шкафчиковой системе камера с разрешением 5 Мп?

Нет. Более низкое разрешение может быть достаточным, если система должна лишь определять наличие посылки или сохранять общее изображение посылки. Повышенное разрешение становится полезным, когда приложение требует обрезки меток или сохранения мелких идентифицирующих деталей.

Достаточно ли широкого угла обзора в 60°?

Это зависит от расстояния установки камеры и габаритов отсека. Проведите тестирование простого макета, чтобы проверить, охватывает ли объектив оба ближайших угла и заднюю стенку.

Может ли модуль USB-камеры OV5640 считывать штрихкоды

Модуль передаёт изображения в программное обеспечение для распознавания штрихкодов. Успешное распознавание также зависит от размера этикетки, фокусировки, освещения, движения, формата сжатия и используемого декодера. Протестируйте самую маленькую ожидаемую этикетку на максимальном рабочем расстоянии.

Какую информацию следует предоставить поставщику модулей камер

Укажите габариты отсека, положение крепления, диапазон рабочих расстояний, минимальный размер распознаваемого элемента, условия освещения, хост-платформу, требуемый формат вывода, длину кабеля, рабочую температуру и ожидаемый годовой объём. Предоставление этих данных Команде Sinoseen по модулям камер помогает поставщику предложить подходящую конфигурацию с меньшим количеством доработок.