Elección de los cables y conectores adecuados para la visión artificial

Figura 1.Pruebas de pista

Los sistemas de visión artificial constan de una serie de componentes y todos ellos deben optimizarse para obtener el mejor rendimiento posible. La elección de los cables y conectores correctos para vincular las cámaras a un sistema de visión o PC es una parte importante de esto y depende de la aplicación en particular. Los factores clave incluyen:

En muchos casos, los cables listos para usar pueden ser adecuados, pero en otros, es posible que sea necesario fabricar cables específicos para la aplicación.

Esta es una consideración fundamental para cualquier aplicación de visión artificial, ya que generalmente determina el estándar de transmisión de datos que debe usarse. En general, los estándares basados ​​en Ethernet como GigE Vision, 2.5GBASE-T, 5GBASE-T y 10GigE permiten la transmisión en las distancias más largas (hasta 100 metros) sin el uso de repetidores, mientras que Camera Link HS y CoaXPress brindan los datos más rápidos. tasas de transferencia pero en distancias más cortas. Algunas aplicaciones requieren longitudes de cable más largas que las permitidas por la interfaz preferida. Usando material de transmisión optimizado sobre una base de cobre, las soluciones de cable extendidas son posibles en distancias de rango medio. Cuando se requieren longitudes de cable significativas y no se puede utilizar una interfaz más adecuada, hay repetidores disponibles que permiten extender las longitudes normalmente entre 2 y 4 veces la longitud estándar. Para distancias aún más largas, las soluciones de cable de fibra óptica están disponibles en interfaces USB, Camera Link, Camera Link HS, CoaXPress y Ethernet que pueden extender la longitud del cable hasta unos pocos cientos de metros con fibra multimodo y hasta unos pocos kilómetros con modo único. fibras

Figura 2.Pruebas de torsión y flexión

La mayoría de los cables tienen un grado de flexibilidad que les permite encajar en el chasis de un sistema o en una máquina. Sin embargo, para aplicaciones en las que la cámara se moverá, como en un robot, se deben usar cables diseñados para resistir la flexión y la flexión continuas a lo largo del tiempo. Estos cables aptos para robots o vías se prueban con movimientos repetidos para simular el uso en un sistema robótico o cadenas de arrastre. Los cables se caracterizan por el ángulo de radio mínimo de la flexión y el número de flexión en un período de tiempo determinado. Las cadenas de arrastre son un medio para proteger los cables que están conectados a una parte mecánica en constante movimiento. La cadena de arrastre garantiza que el radio de curvatura mínimo del cable no se retrase. Los cables aptos para vías suelen estar diseñados para soportar más de 1 millón de flexiones con un radio mínimo. Los cables de grado robótico se someten a una prueba de flexión torsional adicional que especifica la torsión repetida del cable hasta 360° en una longitud específica. Esto simula la tensión en un cable utilizado en conexión con brazos robóticos. La mayoría de los cables de interfaz están disponibles en estos formatos flexibles más altos.

Se prefiere el uso de conectores bloqueables para que el cable no se pueda quitar accidentalmente tirando de él o como resultado de golpes o vibraciones. Muchas soluciones de interfaz industrial y comercial especifican conectores que se bloquean, y este tipo de conector está disponible para todos los estándares de transmisión de visión artificial, como BNC (bloqueo de bayoneta) e Hirose (push-pull) para sistemas analógicos, MDR26 para Camera Link ( atornillable) y CAT5e/CAT6 (atornillable) para Ethernet.

Figura 3.Una selección de tipos de conectores

Normalmente, los cables se compran listos para usar y no se cablean in situ. Para la mayoría de los cables, el conector se fija directamente en línea con el cable; sin embargo, para aplicaciones donde el espacio es limitado, hay disponibles muchos tipos de conectores diferentes con conectores girados en ángulos específicos. Los problemas a menudo ocurren cuando los cables deben pasar a través de mamparos o lugares estrechos donde los conectores de los cables no encajan. Por lo tanto, el espacio limitado a menudo conduce a soluciones de cableado complicadas. Con muchos de los estándares de interfaz digital, la capacidad de autoconectar cables es una tarea muy compleja y, si no se fabrica correctamente, puede causar errores de datos. Para superar estos problemas, hay disponible una variedad de soluciones de conectores en ángulo y de mamparo que permiten una fácil implementación de escenarios de cables difíciles. En algunos casos, la mejor solución es hacer que los conjuntos de cables específicos del cliente se realicen a través de carcasas o paredes del núcleo.

Una serie de requisitos ambientales pueden afectar la elección de los cables. Estos incluyen la temperatura, la inflamabilidad, las emisiones de gases, la resistencia a los rayos UV, los solventes, los líquidos y la resistencia al agua y la interferencia EMI y RFI, lo que significa que se debe usar una variedad de materiales diferentes en su fabricación.

En caso de incendio, los cables de PVC tradicionales se queman con un espeso humo negro tóxico que contiene ácido clorhídrico. Este humo es peligroso cuando se inhala, reduce considerablemente la visibilidad y es corrosivo. Por lo tanto, los cables libres de halógenos se especifican con frecuencia en los estándares de la industria o para aplicaciones industriales, ya que ofrecen importantes ventajas de seguridad y también reducen el daño al medio ambiente. Los materiales utilizados están nominalmente libres de cloro, flúor, bromo y yodo. Esto significa que no se pueden usar materiales comunes como fluoroplásticos, PVC (cloruro de polivinilo) y algunos retardantes de llama. Los cables 'libres de halógenos' están clasificados según DIN VDE 0472, pero esto permite el uso de hasta un 0,2 % de cloro y un 0,1 % de flúor. En un incendio, los cables libres de halógenos solo emiten un humo tenue que es menos tóxico y no es corrosivo, lo que reduce significativamente el daño a los medios de almacenamiento de la computadora, como las unidades de disco duro, donde los datos pueden ser destruidos por el humo espeso. Los cables fabricados sin el uso de PVC y ftalatos (suavizantes) también causan menos daño al medio ambiente y, una vez que se han retirado los núcleos metálicos, se pueden reciclar o desechar de manera segura.

Figura 4.banco de pruebas de cables

Sin embargo, los cables libres de halógenos no deben confundirse con el término "baja emisión de humos y cero halógenos" (LSZH) o "baja emisión de humos libre de halógenos" (LSOH). Libre de halógenos define el comportamiento del material del cable en caso de incendio o la inflamabilidad. Sin embargo, 'humo bajo' requiere que se produzca poco humo. 'Cero halógeno' requiere que no se liberen halógenos ni ácidos corrosivos o decapantes. La baja emisión de humos y cero halógenos está ganando popularidad y, a veces, es un requisito cuando las personas y los equipos deben protegerse de gases tóxicos y corrosivos, por ejemplo, en la industria ferroviaria.

Cada vez más lubricantes, grasas y fluidos hidráulicos utilizados en aplicaciones industriales son biodegradables para satisfacer las necesidades medioambientales. Sin embargo, estos bioaceites son agresivos y pueden causar que los materiales tradicionales de aislamiento y cubierta de cables se hinchen y se descompongan. Para superar esto, se utilizan polímeros modificados en la fabricación de cables resistentes al aceite. Estos están sujetos a pruebas extremas para garantizar una larga vida útil en aplicaciones donde es probable que haya contaminación por aceite.

Los cables sin silicona y sin grasa se utilizan en aplicaciones en plantas de pintura o revestimiento de automóviles. Los cables utilizados no deben contener ningún material que pueda perturbar la humectación de la pintura.

Normalmente, las cámaras industriales estándar funcionarán en un rango de temperatura de 40 °C a 50 °C. Las aplicaciones por encima de 80 °C son una excepción. No obstante, es posible suministrar cables en materiales que amplíen el funcionamiento más allá de estos niveles para algunos tipos de cables, como los cables de red CAT6. Para rangos de temperatura de -40° a +180 °C (y por períodos breves hasta +250 °C) se pueden utilizar cables de teflón con aislamiento de PTFE, FEP o PFA. Como la materia prima también es muy resistente a los productos químicos y detergentes, se utiliza con frecuencia en aplicaciones médicas o alimentarias.

Los cables utilizados en condiciones de sala limpia no deben generar partículas. Los materiales que se hornean al vacío para dar una superficie estable, como PUR (poliuretano), se utilizan en conexión con tapas de extremo completamente metálicas niqueladas. Además, estos cables se fabrican utilizando tecnología de crimpado sin plomo sin el uso de material fundente.

Figura 5.Certificado de prueba de cables

Todos los cables, ya sean estándar o fabricados especialmente, deben probarse completamente para verificar que tengan las conexiones punto a punto correctas. Las capacidades de fabricación de cables especializados pueden ir mucho más allá. El equipo de prueba especializado se puede utilizar para la prueba de resistencia de transición automática de las líneas individuales punto por punto. Esto permite identificar cualquier irregularidad en el cable más allá de las pruebas básicas de continuidad. Se pueden utilizar equipos de prueba especializados para comprobar las diversas combinaciones de conectores y, si es necesario, se pueden conectar conjuntos de cables específicos del cliente a los capturadores de fotogramas a través de adaptadores especialmente diseñados, lo que permite realizar la validación de la transmisión de datos. También se pueden llevar a cabo procedimientos completos de prueba de cortocircuito para comprobar todas las posibles combinaciones de contactos y el apantallamiento de la carcasa. De esta manera, se pueden producir certificados de prueba individuales para cada cable.V&S

marca williamson Es director gerente de Stemmer Imaging Ltd en el Reino Unido y miembro del equipo de liderazgo sénior de Stemmer Imaging AG. Para obtener más información, llame al +44 1252 780000, envíe un correo electrónico a [email protected] o visite www.stemmer-imaging.co.uk.