Verkkokamerapiirilevyjen valmistus USB- ja verkkokamerajärjestelmille

Verkkokamera ei aina toimi yhdeltä pääpiirilevyltä. Kompakti USB-malli voi yhdistää kuvasensorin, video-ohjaimen ja virransäädön yhdelle piirilevylle. Monimutkaisempi kamera voi jakaa nämä toiminnot sensorilevylle, prosessointiemolevylle, langattomalle tai Ethernet-liitännälle, virtalevylle, moottorinohjauslevylle ja ääni- tai valaistuslisälaitteille. Levyjen määrä seuraa kameran liitäntöjä, koteloa ja toimintoja – ei pelkästään sen resoluutiota.

Highleap Electronics tarjoaa web-kamerakorttien piirilevyjen valmistusta ja piirilevykokoonpanoa asiakassuunnitellulle kameraelektroniikalle, yksittäisistä anturimoduuleista koordinoituihin monilevysarjoihin. Sen elektroniikan valmistuspalveluihin kuuluvat hyväksyttyjen komponenttien hankinta, SMT- ja läpireikäkokoonpano sekä sovitut tarkastukset tai toiminnallinen testaus. Alla olevat osiot osoittavat, miten eri web-kamera- ja verkotetut kameratuotteet voivat jakaa elektroniikkansa ja millä yksityiskohdilla on merkitystä, kun kyseiset piirilevyt valmistetaan yhdessä.

Verkkokameratyypit ja niiden käyttämät piirilevykokoonpanot

Sana web-kamera viittaa useimmiten kameraan, joka on kytketty suoraan tietokoneeseen, tyypillisesti USB:n kautta. Wi-Fi- ja Ethernet/IP-kamerat ovat vierekkäisiä kytkettyjen kameroiden luokkia; teollisuuskäyttöön tarkoitetut USB- ja GigE-kamerat muodostavat toisen erikoistuneen perheen. Niiden elektroniikka on päällekkäistä, mutta niiden isäntäliitännät, virransyöttöjärjestelyt ja tuotetestit eroavat toisistaan. Seuraavat esimerkit kuvaavat mahdollisia piirilevykokoonpanoja, eivät kiinteitä vaatimuksia jokaiselle luokan kameralle.

Yksi piirilevy voi yhdistää useita näistä toiminnoista. Toisaalta teollisuus- tai moottoroitu kamera voi käyttää useita itsenäisesti koottuja piirilevyjä helpottamaan asennusta, lämpöerotusta tai mekaanista liikettä. Laajemman kuvantamiselektroniikan osalta pöytätietokoneiden web-kameroiden lisäksi kameroiden piirilevyjen valmistus kattaa toisiinsa liittyvät piirilevyrakenteet olettamatta yhteistä kamerasuunnittelua.

Kuvasensorista lähtöön: Mitä kukin kameran piirilevy tekee

Monikorttikamerassa emolevy on vain yksi osa signaali- ja virtaketjua. Anturin piirilevy muuntaa valon sähköiseksi kuvadataksi; ohjain tai ISP/SoC käsittelee datan; liitäntäpiiri toimittaa sen isännälle tai verkolle. Virta- ja ohjauselektroniikka pitää optiset ja mekaaniset alijärjestelmät toiminnassa määritellyissä olosuhteissa.

Kameran anturilevy ja videoprosessoinnin emolevy

Verkkokameran kuvasensorin piirilevy voi sisältää CMOS-kennoa, paikallisia säätimiä, kellokomponentteja ja hienojakoisen liittimen linssin takana. Erillinen video-emolevy voi sisältää kuvaprosessorin tai USB-sillan, muistin, laiteohjelmiston tallennustilan, virransyöttösekvensoinnin ja isäntäliitännän. Muissa malleissa molemmat roolit yhdistyvät samalla piirilevyllä. Anturin ja prosessorin välisten reittien, mukaan lukien MIPI CSI-2:n, jos se on määritelty, on noudatettava julkaistuja pinoamis- ja reititysvaatimuksia yleisten USB-jäljityssääntöjen sijaan.

Virta-, liitäntä- ja apupiirilevyt

Kameran virtalähdekortti tai DC/DC-kortti syöttää virtaa videoprosessorille, sensorille, moottoreille ja valaistukselle. Se voi olla erillinen, jos käytettävissä oleva tila, lämpö tai tulojännite sitä edellyttävät. Liitäntäkortit voivat sisältää USB-liittimiä, Ethernet-magneetteja, hyväksytyn Wi-Fi-moduulin tai ulkoisen I/O:n. Erilliset kameran ohjauspiirilevyt voivat sisältää panorointi-/kallistusajurin, mikrofoniryhmän, infrapunavalaistuksen, merkkivalot tai etupaneelin painikkeet. Minkään näistä ei tarvitse olla erillinen kortti, ellei julkaistun tuotteen arkkitehtuuri sitä vaadi.

Kun piirilevyt erotetaan toisistaan, liittimien määritelmistä tulee osa järjestelmän valmistusta: liitossuunnan, FPC-nastan 1 sijainnin, kaapelin pituuden, kiskojen järjestelyn, piirilevyjen välisen korkeuden ja kunkin kokoonpanon hyväksytyn version tulee olla yhdenmukaisia ​​koko kamerasarjassa. Tässä vaiheessa viiden erikseen oikean piirilevyn toimittaminen ei riitä, jos niitä ei voida yhdistää samaan koteloon.

USB-verkkokameran, Wi-Fi-kameran ja IP-kameran piirilevyjen erot

Perinteinen USB-verkkokameran piirilevy välittää videota kytkettyyn isäntälaitteeseen. Sen hyväksytty USB-ohjain, laiteohjelmisto ja liitäntä määrittävät, tuetaanko USB Video Class (UVC) -luokkaa, mitä formaatteja näytetään ja miten kamera luetteloi. USB-C on liitäntämuoto; se ei sinänsä takaa USB 3.x -nopeutta tai virransyöttöä.

Langattomasti yhdistetty kamera lisää Wi-Fi-radion tai -moduulin, antennin ja paikallisen prosessoinnin kyseistä verkko-/videototeutusta varten. RF-suojaus ja sovitusverkko on rakennettava hyväksytyn suunnitelman mukaisesti, ja antenni validoidaan varsinaisessa kotelossa. Akkukäyttöiset versiot saattavat vaatia myös lataus- ja suojauspiirejä; verkkovirtakäyttöisten älykameroiden ei tarvitse sisältää niitä.

IP -kameran piirilevykokoonpano, jossa on langallinen Ethernet, käyttää sen sijaan Ethernet-liitäntää ja verkkoon kytkettävää prosessointiarkkitehtuuria. Jos Power over Ethernet (PoE) on määritetty, virtalähteen liitännän ja DC/DC-vaiheen on vastattava hyväksyttyä virransyöttöstandardia, eristystä ja kuormitusbudjettia. Nämä piirit voivat sijaita emolevyllä tai erillisellä PoE-virtapiirilevyllä. IP-videon suoratoisto, ONVIF-tuki ja verkon tietoturva riippuvat tuotteen laiteohjelmistosta ja aiotusta toteutuksesta; ne eivät ole itsestäänselviä RJ45-liittimen asentamisesta.

Nämä erot vaikuttavat tuotantotestaukseen: USB-kamera saattaa vaatia UVC-luettelointia ja videostriimin tarkistuksia; Ethernet-kamera saattaa vaatia linkkineuvottelua, laitteen tunnistetietoja, verkon suoratoistoa ja virransyötön tarkistuksia; Wi-Fi-malli lisää hyväksytyn radioyhteyden ja kokoonpanon. Valmistaja voi rakentaa elektroniikan kunkin spesifikaation mukaisesti käsittelemättä kaikkia kytkettyjä kameroita yhtenä rajapintatyyppinä.

Kuvasensori, linssi ja kameran FPC-kokoonpano

Optiset laitteet voivat tehdä pienimmästäkin piirilevystä tuotteen käsittelyherkimmän piirilevyn. Kuvakennoilla ja integroiduilla kameramoduuleilla voi olla erilaiset uudelleensulatus-, puhdistus- ja kosteusrajoitukset. Suojakansien, tarkastusvalaistuksen ja linssin asennuskohdan tulee noudattaa toimittajan hyväksymiä ohjeita.

Kun anturin piirilevy on kytketty toisiinsa joustavalla kaapelilla, liittimen kosketuspuolen, salvan käytön, taivutusreitin ja jäykisteen paksuuden on vastattava kokoonpanopiirustusta. Yläkontaktilla varustettua FPC-kanta ei voi korvata alakontaktilla varustettua kantaa pelkästään siksi, että jakoväli on sama. Kameran FPC-liitännän ja kokoonpanon yksityiskohdat ovat erityisen tärkeitä, kun optinen pää on erillään USB-, Wi-Fi- tai Ethernet-emolevystä.

Linssinpitimien, kiinnitysreikien, peitelasin ja anturin kiinnitysten on oltava oikeiden mekaanisten datupisteiden mukaisia. Jos tilaukseen sisältyy optinen integrointi, hyväksyntä määräytyy alkuperäisen laitevalmistajan (OEM) hyväksymän tarkennusmenettelyn, referenssikohteen ja rajoitusten perusteella. Piirilevyn valmistus ja SMT-tarkastus varmistavat rakennetun piirilevyn; optinen kohdistus ja kuvan säätö vaativat omat sovitut prosessinsa.

Virtalähde, IR-LED, PTZ-moottori ja äänentoiston ohjauskortit

Nämä ovat niitä emolevytyyppejä, jotka jäävät helpoimmin huomiotta, kun projektia kuvataan vain web-kameran emolevynä. Ne ovat yleisiä erityisesti ominaisuuksiltaan monipuolisissa tai verkkoon kytketyissä kameramalleissa, mutta niitä ei pitäisi lisätä tuotteisiin, jotka eivät niitä tarvitse.

Erota virta- ja valaistuskortit siellä, missä ne on suunniteltu tehtäväksi

PoE -kameran virtapiirilevy muuntaa hyväksytyn tulovirran kiskoiksi prosessorille, anturille ja lisävarusteille. Ulkoisella virtalähteellä varustetussa mallissa voidaan käyttää tasavirtatulokorttia, ja akkukamerassa voi olla latauksen hallinta. Julkaistu virtapuu määrittää muuntimen komponentit, eristysrajat, virtakapasiteetin ja lämpösuunnittelun.

Yönäkömalleissa voidaan käyttää infrapuna-LED-piirilevykokoonpanoa tai integroitua valaistusosaa, jossa on ohjattu LED-virta, lämpöhajotus ja anturi valaistustilojen vaihtamiseen. Joissakin malleissa on myös IR-leikkauksen omaava suodatintoimilaite, joka on erillinen mekaaninen/sähköinen toiminto LED-ajurista. LED-ajuripiirilevykokoonpanojen valmistusperiaatteet pätevät, kun hyväksytty kamera sisältää tällaisen valaistuslaitteiston.

Liike-, mikrofoni- ja käyttöliittymäohjaimet

PTZ -kameran moottorinohjauspiirilevy voi ohjata panorointi-, kallistus- tai zoomaustoimilaitteita ja vastaanottaa raja- tai asentosignaaleja. Moottorin virtareittien, takaisinkytkentäliittimien ja liikkuvien joustimien on noudatettava julkaistua mekaniikkaa; niiden integrointi eroaa staattisen kameran anturilevystä. Moottorinohjainpiirilevyn aihe on olennainen varsinaisen liikkeenohjauslaitteiston kannalta. Muissa malleissa on mikrofoni- tai kaiutinpiirilevyjä, yksityisyyskytkimiä, tilavaloja, tallennuskorttiliitäntöjä tai hälytys-I/O. Valittu osaluettelo määrittää, mitkä osakokoonpanot ovat olemassa ja miten ne testataan.

Täydellisten web-kamerapiirilevysarjojen valmistus ja testaus

Verkkokameran piirilevyjen valmistus ja kokoonpano voi sisältää kaksi erillistä tuotosta: yksittäiset piirilevyt ja kameran sisään sopivan oikein sovitetun sarjan. Anturikortti, prosessorikortti ja virtakortti voivat kaikki läpäistä sähköisen tarkastuksen, mutta ne eivät silti toimi yhdessä, jos kaapeli, liitin tai laiteohjelmistoversio on epäsopiva.

Tuotantotesti seuraa jokaisen levyn todellista toimintaa

• Anturi / optinen piirilevy: määritellyt syöttökiskot, anturin tunnistus, kuvareitin vaste ja optinen puhtaus tai tarkennuksen tarkistus, jos se sisältyy toimitukseen.
• USB/video-emolevy: ohjelmoitu laiteohjelmisto, laitteen tunniste, isäntäluettelointi ja sovittu videolähtötila.
• Verkkokortti: Ethernet-yhteys tai hyväksytty Wi-Fi-yhteys, identiteetti ja määritelty verkko-/videoyhteys, kun valaisin sen sallii.
• Virtakortti: lähtöjännitteet, aktivointi- ja vikasignaalit sekä sovittu kuormituskäyttäytyminen; PoE-neuvottelu, jos se on osa suunnittelua.
• Apukortit: valaistus ja LED-virta, moottorin suunta/palaute, mikrofonikanavat ja ohjauspainikkeet soveltuvin osin.
• Yhdistetty kokoonpano: oikeat piirilevymuutokset, kaapelien suunta, anturien sijainti ja sovittu järjestelmätason toiminnallinen järjestys.

Highleap voi keskustella piirilevyjen toiminnallisesta testauksesta asiakkaan toimittamia tai yhteisesti sovittuja kalusteita ja rajoituksia vasten. Laiteohjelmiston viritys, optinen kalibrointi, radion suorituskyky ja verkon yhteentoimivuus edellyttävät erityisesti määriteltyjä hyväksymismenettelyjä sen sijaan, että väitettäisiin yleisluontoisesti, että jokainen valmis kamera on hyväksytty.

Yhden tai useamman levyn valmistuslupa

Anna jokaiselle piirilevylle valmistustiedot (Gerber tai ODB++), pinoamis- ja piirustukset, hyväksytty osaluettelo, keräily- ja sijoitustiedostot, moduulien käsittelyvaatimukset ja tavoitemäärät. Usean piirilevyn kameralle lisää piirilevyluettelo, jossa on yksilöity kunkin piirilevyn lukumäärä tuotetta kohden, vastaavat liittimen/valmistuspiirilevyn piirustukset, hyväksytyt laiteohjelmistoyhdistelmät, virtalähteet ja vaaditut testit. Tämä on erityisen hyödyllistä usean piirilevyn IP-kameroiden piirilevykokoonpanoissa , joissa valinnaiset PoE-, IR- ja PTZ-kokoonpanot voivat luoda useita tuotevariantteja.

Highleapin avaimet käteen -periaatteella toimiva piirilevyjen kokoonpanopalvelu voi koordinoida hyväksyttyjen valmistettujen piirilevyjen, hankittujen elektronisten komponenttien ja piirilevytoimintojen toimitukset. Optiset moduulit, johdotus, lopullinen kotelointegraatio ja tuotetason kalibrointi sisältyvät, kun ne ovat osa sovittua tilausta. Tuloksena on tarjous, joka perustuu kameran todellisiin elektronisiin kokoonpanoihin eikä oletettuun yksittäiseen emolevyyn.