线扫描相机基础
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施努卡蘇州博猫有限公司 2021-01-08 9179 0


使用線掃描相機的原因很多:

作為一種無縫記錄方法,它非常适合檢查較長的物體和連續的物料。可以檢查高分辨率的長PCB,平闆或電子組件,或玻璃,木材,布料或鋼鐵等材料(卷筒紙檢查)。表面錯誤檢查和打印圖像檢查是典型的應用。但是,行掃描相機也可用于文檔和膠片掃描以及分揀帖子(OCR,代碼讀取)。

用于檢查沒有透視變形的圓形物體。但是,為此必須旋轉零件。通過這種方式可以實現360度的表面或打印圖像檢查。成本效益比也表明使用線掃描相機,特别是在需要高分辨率的情況下。分辨率在X方向上的範圍最大為16384像素,在傳輸方向上,分辨率(幾乎)是随機的。

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區域掃描相機

物體表面會由于圓柱曲率而高度變形,并且在表面上也會産生強烈的光澤反射。

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線掃描相機

旋轉的圓柱形物體的線掃描相機圖像沒有扭曲和反射。

線掃描相機的圖像采集

相機僅連續快速捕獲一條圖像線。對于二維圖像采集,除了檢查外還需要運動:通過傳送帶(“傳真原理”)移動要捕獲的對象,或者沿着靜止的對象(“掃描儀原理”)移動照相機。 。

使用線掃描相機進行圖像采集的原理

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由于在Y方向上的圖像是傳送帶的運動而産生的,因此這是極其均勻的運動非常重要。但是,這在技術上很難實現,因此,通過編碼器來同步,以避免圖像失真。

如果傳送帶上有單獨的物體,則還可以觸發圖像獲取:光電屏障将信号發送到圖像捕獲硬件。可以避免測試對象散布在兩個圖像塊上。

線掃描傳感器

圖像采集的典型傳感器分辨率為512、1k,2k,4k,8k和12k。傳感器上的像素大小範圍為5 x 5 µm,7 x 7 µm,10 x 10 µm至14 x 14 µm。如果可能的話,相機最好具有較大的像素。一個5 µm像素的光敏表面為25 µm 2,而一個14 mm像素的像素的光敏表面為196 mm 2,即表面的8倍和對光的敏感度的8倍。由于單條線的圖像捕獲時間通常隻能為幾µs,因此對于線掃描相機而言,光的靈敏度尤為重要。

從2048像素的分辨率開始,具有14 µm像素的傳感器的線長大約為29毫米:無法使用工業區域掃描相機常用的C型安裝座。從20毫米以上的線長開始,這些相機具有M42連接或尼康卡口,也稱為F卡口連接。

對于8k或12k分辨率的線長,将使用越來越小的像素尺寸,例如7 µm,否則将無法使用帶有M42或F-mount接口的鏡頭來曝光傳感器。為了提高對光的敏感度,使用了具有兩行或更多行的傳感器來代替具有一行的傳感器,該傳感器可以垂直合并多行的信号,而不會像水平合并的情況那樣損失任何物理分辨率。

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在一種極端情況下,所謂的TDI線掃描攝像機(延時集成)用于将多達96條線添加到一個總信号中,以使靈敏度提高96倍。因此傳感器上的圖像捕獲必須與傳送帶和測試對象的運動非常精确地同步,以使兩個位移(傳送帶和傳感器)精确匹配。僅以此方式,線随後可以被求和而不産生圖像模糊。

圖像讀出

線掃描傳感器快速連續地被讀取:例如,采樣率為18 kHz的線掃描攝像機每秒可讀取18,000次,即每55 µs。為了從傳感器中獲取數據,數字化必須非常快地進行:如果線長為2048像素,則該頻率為18 kHz x 2048 = 36 MHz。為了能夠以更高的數據速率讀取傳感器,可以在多個通道上讀取傳感器:

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在實踐中,最多運行8個傳感器“抽頭”,以便例如使用高達320 MHz的數據速率讀取12兆像素線掃描相機的傳感器。

軟件中的圖像評估

到底應該傳輸什麼然後進行評估?

掃描固定圖像塊:

博猫平台登录:机器视觉系統的配置方式是始終掃描定義數量的線。以這種方式,甚至可以傳輸非常長的圖像帶,例如10,000行。然而,這種非常簡單的方法确實也有缺點:在圖像塊傳輸期間,無法對其進行處理。

這種方法的一種變化是為系統配備圖像觸發器,以檢測例如傳送帶上的單個零件。僅當光電屏障被某個部件觸發時,才開始對各條線進行圖像捕獲。這使得可以避免部件意外地散布在兩個圖像塊上。

掃描連續的小圖像區域:

較小圖像塊的傳輸也很有趣。小段立即傳輸并放到PC中。以這種方式,可以更快地為用戶提供可以被處理的圖像信息。特别是在應該完全檢查連續材料的情況下,處理器可以更好地達到這種能力。如果有任何特征(例如油漆缺陷和劃痕)偶然出現在重疊區域中,則評估它們可能會很複雜,因為信息分散在兩個圖像上。但是,程序員在開發應用程序并動态移動圖像區域時可以考慮到這一點。



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