线扫描相机基础
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线扫描相机基础

施努卡苏州智能装备有限公司 2021-01-08 9118 0


使用线扫描相机的原因很多:

作为一种无缝记录方法,它非常适合检查较长的物体和连续的物料。可以检查高分辨率的长PCB,平板或电子组件,或玻璃,木材,布料或钢铁等材料(卷筒纸检查)。表面错误检查和打印图像检查是典型的应用。但是,行扫描相机也可用于文档和胶片扫描以及分拣帖子(OCR,代码读取)。

用于检查没有透视变形的圆形物体。但是,为此必须旋转零件。通过这种方式可以实现360度的表面或打印图像检查。成本效益比也表明使用线扫描相机,特别是在需要高分辨率的情况下。分辨率在X方向上的范围最大为16384像素,在传输方向上,分辨率(几乎)是随机的。

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区域扫描相机

物体表面会由于圆柱曲率而高度变形,并且在表面上也会产生强烈的光泽反射。

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线扫描相机

旋转的圆柱形物体的线扫描相机图像没有扭曲和反射。

线扫描相机的图像采集

相机仅连续快速捕获一条图像线。对于二维图像采集,除了检查外还需要运动:通过传送带(“传真原理”)移动要捕获的对象,或者沿着静止的对象(“扫描仪原理”)移动照相机。 。

使用线扫描相机进行图像采集的原理

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由于在Y方向上的图像是传送带的运动而产生的,因此这是极其均匀的运动非常重要。但是,这在技术上很难实现,因此,通过编码器来同步,以避免图像失真。

如果传送带上有单独的物体,则还可以触发图像获取:光电屏障将信号发送到图像捕获硬件。可以避免测试对象散布在两个图像块上。

线扫描传感器

图像采集的典型传感器分辨率为512、1k,2k,4k,8k和12k。传感器上的像素大小范围为5 x 5 µm,7 x 7 µm,10 x 10 µm至14 x 14 µm。如果可能的话,相机最好具有较大的像素。一个5 µm像素的光敏表面为25 µm 2,而一个14 mm像素的像素的光敏表面为196 mm 2,即表面的8倍和对光的敏感度的8倍。由于单条线的图像捕获时间通常只能为几µs,因此对于线扫描相机而言,光的灵敏度尤为重要。

从2048像素的分辨率开始,具有14 µm像素的传感器的线长大约为29毫米:无法使用工业区域扫描相机常用的C型安装座。从20毫米以上的线长开始,这些相机具有M42连接或尼康卡口,也称为F卡口连接。

对于8k或12k分辨率的线长,将使用越来越小的像素尺寸,例如7 µm,否则将无法使用带有M42或F-mount接口的镜头来曝光传感器。为了提高对光的敏感度,使用了具有两行或更多行的传感器来代替具有一行的传感器,该传感器可以垂直合并多行的信号,而不会像水平合并的情况那样损失任何物理分辨率。

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在一种极端情况下,所谓的TDI线扫描摄像机(延时集成)用于将多达96条线添加到一个总信号中,以使灵敏度提高96倍。因此传感器上的图像捕获必须与传送带和测试对象的运动非常精确地同步,以使两个位移(传送带和传感器)精确匹配。仅以此方式,线随后可以被求和而不产生图像模糊。

图像读出

线扫描传感器快速连续地被读取:例如,采样率为18 kHz的线扫描摄像机每秒可读取18,000次,即每55 µs。为了从传感器中获取数据,数字化必须非常快地进行:如果线长为2048像素,则该频率为18 kHz x 2048 = 36 MHz。为了能够以更高的数据速率读取传感器,可以在多个通道上读取传感器:

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在实践中,最多运行8个传感器“抽头”,以便例如使用高达320 MHz的数据速率读取12兆像素线扫描相机的传感器。

软件中的图像评估

到底应该传输什么然后进行评估?

扫描固定图像块:

机器视觉系统的配置方式是始终扫描定义数量的线。以这种方式,甚至可以传输非常长的图像带,例如10,000行。然而,这种非常简单的方法确实也有缺点:在图像块传输期间,无法对其进行处理。

这种方法的一种变化是为系统配备图像触发器,以检测例如传送带上的单个零件。仅当光电屏障被某个部件触发时,才开始对各条线进行图像捕获。这使得可以避免部件意外地散布在两个图像块上。

扫描连续的小图像区域:

较小图像块的传输也很有趣。小段立即传输并放到PC中。以这种方式,可以更快地为用户提供可以被处理的图像信息。特别是在应该完全检查连续材料的情况下,处理器可以更好地达到这种能力。如果有任何特征(例如油漆缺陷和划痕)偶然出现在重叠区域中,则评估它们可能会很复杂,因为信息分散在两个图像上。但是,程序员在开发应用程序并动态移动图像区域时可以考虑到这一点。



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