導入
倉庫の自動化は、見ることができる機械に依存しています。自律移動ロボット (AMR) やロボット アームからバーコード スキャナや体積寸法測定器に至るまで、カメラはシステムの目です。適切なカメラ モジュールの選択は、スループット、精度、信頼性に直接影響します。この記事では、倉庫自動化で使用されるカメラ モジュールの主な種類、主な機能、およびその選択方法について説明します。
1. バーコードおよびQRコード読み取りカメラ
すべての倉庫はスキャンに依存しています。従来のレーザー スキャナは、あらゆる方向から 1D および 2D コードをデコードできるカメラベースのリーダーに置き換えられています。このタスクに適したカメラ モジュールには次のものが必要です。
グローバルシャッター荷物が速く移動するときのモーションブラーを避けるため。
高解像度– 少なくとも 1.3 MP、離れた場所にある小さなコードを読み取る場合は 5 MP が必要です。
高速オートフォーカスまたは、さまざまなオブジェクトの高さを処理するための非常に深い被写界深度。
多くの固定式バーコード リーダーは、Sony IMX250 や IMX265 などのグローバル シャッター センサーを備えた CMOS カメラ モジュールを使用します。これらのセンサーは、コンベアが毎秒 2 ～ 3 メートルで移動している場合でも、鮮明な画像をキャプチャします。
2. AGV および AMR ナビゲーション カメラ
無人搬送車 (AGV) と自律移動ロボット (AMR) は、視覚的な SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) を使用してナビゲートします。ナビゲーション用のカメラ モジュール センサーは以下を提供する必要があります。
広い視野(90 度から 160 度) 天井フィーチャまたは床マーカーを表示します。
低遅延– 障害物の検出に重要です。
優れた低照度パフォーマンス夜勤や薄暗い通路に。
グローバルシャッターロボットが動いたときのモーションブラーを避けるため。
mipi カメラ モジュールは、組み込みナビゲーション プロセッサ (NVIDIA Jetson、Qualcomm RB5 など) の標準インターフェイスです。 MIPI CSI‑2 は低遅延と低消費電力を実現し、バッテリー駆動のロボットに最適です。たとえば、MIPI 経由で接続された 1080p グローバル シャッター CMOS カメラ モジュールは、リアルタイムのビジュアル オドメトリを提供できます。
3. ボリュームディメンションとキュービススキャンカメラ
不規則な箱の寸法を測定することは、運賃請求と保管の最適化に不可欠です。これらのシステムでは、多くの場合、ステレオ ビジョンまたは飛行時間 (ToF) が使用されます。並べて配置された 2 つのカメラ モジュール (ステレオ ペア) がパッケージの 3D 形状を計算します。要件には次のものが含まれます。
高解像度(5 MP 以上) 正確なエッジ検出を実現します。
グローバルシャッター高速コンベア上の動きをフリーズします。
工場出荷時に調整されたステレオペア正確な深度計算を保証します。
プロトタイピングおよび少量システムの場合は、ステレオ カメラ ハットを備えたモジュール カメラ ラズベリー (2 つの MIPI カメラ モジュール) を使用できます。 Raspberry Pi 4 または 5 は、ステレオ深度マップをリアルタイムで処理できます。
4. ロボットによるピックアンドプレイスガイダンス
ロボット アームは、ゴミ箱やベルトコンベア上のランダムなアイテムを見つける必要があります。このアプリケーションのカメラ モジュール センサーには以下が必要です。
高解像度小さな特徴 (例: 5 MP ～ 12 MP) を識別します。
グローバルシャッター腕を動かした時の歪みを防ぐためです。
MIPI または USB 3.0 インターフェイス、コントローラーによって異なります。
多くの協働ロボットは、ビジョン ソフトウェア (OpenCV、Halcon など) を実行している産業用 PC に簡単に接続できるため、USB 3.0 インターフェイスを備えたカメラ モジュールを使用しています。 Sony IMX250 センサー (2 MP、グローバル シャッター) を備えた CMOS カメラ モジュールは、ピックアンドプレイス ガイドとしてよく選ばれています。
5. パッケージの識別と OCR
場合によっては、カメラはバッチ番号、有効期限、住所ラベルなどの印刷されたテキストを読み取る必要があります。光学式文字認識 (OCR) には次のものが必要です。
高解像度(2 MP ～ 5 MP) 小さなテキストの場合。
グローバルシャッターまたは非常に高速なローリングシャッター。
シャープなレンズ歪みが少ない。
組み込みプロセッサ (Raspberry Pi や i.MX など) に接続された mipi カメラ モジュールは、軽量の OCR モデルを実行できます。より要求の厳しいタスクの場合は、Tesseract またはカスタムの深層学習モデルを備えた PC にストリーミングする USB カメラ モジュールが一般的です。
6. モジュールカメラ Raspberry を使用したプロトタイピングと開発
倉庫自動化エンジニアにとって、Raspberry Pi プラットフォームはプロトタイピングに最適です。モジュール カメラ ラズベリー (例: 公式 Raspberry Pi カメラ モジュール 3) は MIPI 接続を使用し、Sony IMX708 センサーを含みます。 4K ビデオをキャプチャできますが、より一般的には 1080p で使用されます。ローリングシャッターを備えていますが、静止したシーンや動きの遅いシーンには十分です。グローバル シャッターが必要なアプリケーションの場合は、OV9281 や IMX296 などのセンサーを備えたサードパーティ モジュールを Raspberry Pi で使用できます。
モジュール カメラ ラズベリーとオープンソース ライブラリ (OpenCV や libcamera など) を使用すると、ビジョン アルゴリズムを迅速にテストできます。証明されたら、量産用に設計されたカスタム mipi カメラ モジュールに移行できます。
7. 適切なインターフェイスの選択: MIPI と USB
| 特徴 | MIPIカメラモジュール | USBカメラモジュール |
|---|---|---|
| レイテンシ | 非常に低い (マイクロ秒) | 中程度 (ミリ秒) |
| 消費電力 | 低い | より高い |
| ケーブル長 | <30 cm | 3〜5メートル |
| 統合の容易さ | ドライバーとデバイスツリーが必要です | UVC プラグアンドプレイ |
| こんな方に最適 | 組み込みシステム、バッテリー駆動のロボット | PC ベースのシステム、プロトタイピング |
ほとんどの生産倉庫自動化機器は、低電力でプロセッサに直接接続できるため、mipi カメラ モジュールを使用しています。 USB カメラ モジュールは、開発中およびすでに PC または産業用コンピュータを備えたシステムで一般的です。
8. 倉庫自動化用のカメラ モジュール センサーに求められるもの
シャッター方式– グローバル シャッターは、あらゆる移動物体にとって不可欠です。
解決– 多くのタスクには 2 MP で十分です。 5 ～ 12 MP で高精細。
フレームレート– 30 fps が一般的です。高速コンベアでは 60 fps 以上。
インタフェース– 組み込みの場合は MIPI、PC ベースの場合は USB。
レンズ– 多くの場合、被写界深度が深い固定フォーカスで十分です。オートフォーカスは可変距離の場合にのみ必要です。
照明– 多くのモジュールにはオンボード LED が含まれていますが、倉庫環境には外部照明の方が適していることがよくあります。
Thinking の倉庫自動化用カメラ モジュール
Thinking では、倉庫自動化のためのカスタム カメラ モジュール ソリューションを設計しています。私たちは以下を提供します:
CMOSカメラモジュールモーションフリーキャプチャのためのグローバルシャッター (Sony IMX250、IMX265、IMX296) を備えています。
Mipiカメラモジュール柔軟なリボンケーブルと低電力動作を備えています。
モジュールカメララズベリープロトタイピングおよび少量展開用の互換性のあるバージョン。
カメラモジュールセンサーカスタマイズ – 用途に合わせて解像度、レンズ、インターフェイスを選択します。
まとめ
倉庫自動化では、バーコード リーダー、AGV ナビゲーション カメラ、容積寸法測定ステレオ ペア、ピック アンド プレイス ガイダンス カメラ、OCR ユニットなど、数種類のカメラ モジュールを使用します。移動する物体に最適なカメラ モジュール センサーには、常にグローバル シャッターが備わっています。インターフェイスはホストによって異なります。組み込みロボットの場合は mipi カメラ モジュール、PC ベースのシステムの場合は USB カメラ モジュールです。ラピッドプロトタイピングの場合、モジュールカメララズベリーはアクセス可能な開始点を提供します。自動化タスクの具体的なニーズ (速度、解像度、照明、処理) を理解することで、適切な CMOS カメラ モジュールを選択し、倉庫のデジタル変革を加速できます。
倉庫自動化のためのカメラ モジュール要件については、シンシアにお問い合わせください。
