25/08/07Kamere za linijsko skeniranje su specijalizirani uređaji za snimanje dizajnirani za snimanje slika visoke rezolucije pokretnih ili kontinuiranih objekata. Za razliku od tradicionalnih kamera za površinsko skeniranje koje snimaju 2D sliku u jednoj ekspoziciji, kamere za linijsko skeniranje grade slike liniju po liniju - idealne za primjene poput inspekcije mreže, analize poluprovodnika i verifikacije ambalaže.
Ove kamere obično imaju jedan red piksela (ili ponekad više redova), i kada se kombinuju sa pokretnim subjektom ili sistemom za skeniranje, mogu da proizvedu visokokvalitetne 2D slike objekata praktično bilo koje dužine. Ovisno o vrsti senzora, kamere sa linijskim skeniranjem obično koriste CCD ili CMOS tehnologiju senzora - sličnu onoj koja se nalazi u mnogim...CMOS kamere—s tim da CMOS postaje preferirani izbor zbog svoje brzine i energetske efikasnosti.
Šta je kamera za linijsko skeniranje?
Kamere s linijskim skeniranjem su obično optimizirane za industrijsku, a ne za naučnu upotrebu, i mogu imati ograničenja u primjenama sa slabim osvjetljenjem ili ultra-visokom preciznošću. Visok šum očitavanja, mali pikseli i generalno niska kvantna efikasnost mogu značiti da ove kamere zahtijevaju visoke nivoe osvjetljenja da bi postigle prihvatljiv odnos signal-šum (SNR).
Kamere za linijsko skeniranje mogu se koristiti na dva osnovna načina:
Jednodimenzionalno snimanje
Jednodimenzionalne informacije se mogu snimiti, kao što je slučaj u spektroskopskim primjenama. Rezultati se često predstavljaju u obliku grafikona u softveru kamere, s intenzitetom na y-osi u odnosu na piksel kamere na x-osi.
Dvodimenzionalno snimanje
Kamera se može 'skenirati' preko objekta snimanja, bilo pomicanjem kamere ili objekta snimanja, a dvodimenzionalna slika se može formirati snimanjem uzastopnih jednodimenzionalnih slojeva.
Ovaj oblik snimanja omogućava snimanje proizvoljno velikih slika u dimenziji skeniranja. Mogućnost snimanja subjekata u pokretu bez zamućenja pokreta (ili artefakata rolo zatvarača) znači da se kamere s linijskim skeniranjem vrlo često koriste u industrijskim primjenama, za montažne trake, inspekciju velikih subjekata snimanja i još mnogo toga.
Kako funkcioniše kamera za linijsko skeniranje?
Kamera za linijsko skeniranje radi u koordinaciji s pokretnim objektom ili mehanizmom za skeniranje. Kako objekt prolazi ispod kamere, svaka linija slike se sekvencijalno snima u vremenu. Ove linije se zatim kombinuju u realnom vremenu ili putem softvera kako bi se dobila potpuna 2D slika.
Ključne komponente uključuju:
● Jednodimenzionalni senzorObično jedan red piksela.
● Kontrola pokretaTransporter ili rotirajući mehanizam osigurava ravnomjerno kretanje.
● RasvjetaČesto linijska ili koaksijalna rasvjeta za konzistentno osvjetljenje.
Budući da se slika gradi liniju po liniju, sinhronizacija je ključna. Ako se objekat kreće nekonzistentno ili je vrijeme nepravilno, može doći do izobličenja slike.
Kamere za linijsko skeniranje u odnosu na kamere za površinsko skeniranje
| Značajka | Kamera za linijsko skeniranje | Kamera za skeniranje područja |
| Snimanje slike | Jedan red po jedan | Puni 2D kadar odjednom |
| Idealna upotreba | Pokretni ili neprekidni objekti | Stacionarne ili scene snimki |
| Veličina slike | Praktično neograničena dužina | Ograničeno veličinom senzora |
| Integracija | Zahtijeva kontrolu pokreta i vremena | Jednostavnije podešavanje |
| Tipične primjene | Inspekcija web stranica, štampa, tekstil | Skeniranje barkodova, robotika, opće snimanje |
Ukratko, linije skeniranja kamere su odlične pri snimanju brzo pokretnih ili vrlo velikih objekata. Kamere za površinsko skeniranje su pogodnije za primjene sa statičkim ili malim ciljevima.
Ključne karakteristike kamera za linijsko skeniranje
Prilikom odabira kamere za linijsko skeniranje, uzmite u obzir sljedeće specifikacije:
● RezolucijaBroj piksela po liniji, što utiče na nivo detalja.
● Brzina linije (Hz)Broj snimljenih linija u sekundi – ključan za brze inspekcije.
● Tip senzoraCMOS (brz, niske potrošnje energije) u odnosu na CCD (u nekim slučajevima veći kvalitet slike).
● InterfejsOpcije za prenos podataka kao što su GigE, Camera Link ili CoaXPress.
● Dinamički raspon i osjetljivostVažno za pregled objekata sa promjenjivim sjajem ili reflektivnošću.
● Boja u odnosu na monohromatskiKamere u boji koriste više redova sa RGB filterima; monohromatske mogu ponuditi veću osjetljivost.
Prednosti i mane kamera s linijskim skeniranjem
Prednosti
-
Može snimiti jednodimenzionalne informacije vrlo velikom brzinom (obično mjereno u stotinama kHz linijske brzine). Može snimiti dvodimenzionalne slike proizvoljne veličine velikom brzinom prilikom skeniranja preko objekta snimanja.
-
Može snimiti informacije o boji bez žrtvovanja rezolucije korištenjem odvojenih redova filtriranih crvenom, zelenom i plavom bojom, ili prilagođene kamere mogu ponuditi filtriranje specifičnih valnih dužina.
-
Osvjetljenje treba biti samo jednodimenzionalno i, ovisno o postavkama snimanja, ne zahtijeva korekcije ravnog polja ili druge korekcije u drugoj (skeniranoj) dimenziji.
Nedostaci
-
Zahtijevaju specijalizirana hardverska i softverska podešavanja za prikupljanje dvodimenzionalnih podataka.
-
Obično nije pogodan za snimanje u uslovima slabog osvjetljenja zbog niskog kvantnog efekta (QE), visokog šuma i malih veličina piksela, posebno u kombinaciji s kratkim vremenima ekspozicije tipičnim za brzo skeniranje.
-
Obično nije namijenjeno za naučno snimanje, tako da linearnost i kvalitet slike mogu biti loši.
Uobičajene primjene linija skenirajućih kamera u naučnom polju
Kamere za linijsko skeniranje se široko koriste u naučnim istraživanjima i naprednim aplikacijama za snimanje koje zahtijevaju visoku rezoluciju, preciznost i kontinuirano prikupljanje podataka. Tipične upotrebe uključuju:
● Mikroskopsko snimanjeSnimanje linijskih skeniranja visoke rezolucije za detaljnu površinsku ili ćelijsku analizu.
● SpektroskopijaSnimanje spektralnih podataka u uzorcima s preciznom prostornom rezolucijom.
● AstronomijaSnimanje nebeskih objekata ili praćenje brzo pokretnih ciljeva uz minimalnu distorziju.
● Nauka o materijalimaPovršinski pregled i otkrivanje defekata u metalima, polimerima ili kompozitima.
● Biomedicinsko snimanjeSkeniranje bioloških tkiva u dijagnostičke ili istraživačke svrhe, uključujući histologiju i patologiju.
Ove primjene imaju koristi od sposobnosti kamere za linijsko skeniranje da generira visoko detaljne slike bez izobličenja na proširenim područjima ili u dinamičkim eksperimentalnim postavkama.
Ograničenja linija skenirajućih kamera
Šematski dijagram: Tucsen visokoosjetljiva linijska skenirajuća/TDI naučna kamera
LijevoKamera za skeniranje nehlađenog područja
SrednjiTDI naučna kamera
DesnoKamera za skeniranje hlađenog područja
Iako linije skenirajuće kamere nude odličnu rezoluciju i pogodne su za kontinuirano snimanje, one imaju ograničenja, posebno u naprednim naučnim okruženjima gdje su osjetljivost i stabilnost signala kritični.
Jedno od glavnih ograničenja su njihove performanse u uslovima slabog osvjetljenja. Tradicionalne kamere za linijsko skeniranje oslanjaju se na ekspoziciju u jednom prolazu, što možda ne pruža dovoljan odnos signala i šuma (SNR) prilikom snimanja slabo osvijetljenih ili uzoraka osjetljivih na svjetlost, kao što je to slučaj u fluorescentnoj mikroskopiji ili određenim biomedicinskim testovima. Osim toga, postizanje tačne sinhronizacije između kretanja objekta i akvizicije slike može biti tehnički zahtjevno, posebno u postavkama koje uključuju promjenjivu brzinu ili vibracije.
Još jedno ograničenje je njihova ograničena sposobnost snimanja visokokvalitetnih slika vrlo sporo pokretnih ili neravnomjerno osvijetljenih uzoraka, što može rezultirati nedosljednom ekspozicijom ili artefaktima kretanja.
Da bi se prevazišli ovi izazovi, TDI (Integracija Vremenskog Zadrška) kamere su se pojavile kao moćna alternativa. Akumuliranjem signala tokom višestrukih ekspozicija dok se objekat kreće, TDI kamere značajno poboljšavaju osjetljivost i kvalitet slike, što ih čini posebno vrijednim u naučnim oblastima koje zahtijevaju snimanje u uslovima ultra slabog osvjetljenja, visok dinamički raspon ili preciznu vremensku rezoluciju.
Zaključak
Kamere za linijsko skeniranje su nezamjenjivi alati u industrijama koje zahtijevaju brzo i visokorezolucijsko snimanje pokretnih ili kontinuiranih površina. Njihova jedinstvena metoda skeniranja nudi izrazite prednosti u odnosu na kamere za površinsko skeniranje u pravim scenarijima, posebno za primjene poput inspekcije mreže, snimanja poluprovodnika i automatiziranog pakiranja.
Iako se linije skenirajućih kamera prvenstveno koriste u industrijskim okruženjima, korisnici kojima je potrebna visoka osjetljivost ili performanse u uslovima slabog osvjetljenja mogli bi imati koristi od istraživanja...naučne kameredizajniran za precizne aplikacije snimanja.
Razumijevanje načina rada kamera za linijsko skeniranje i na šta treba paziti pri odabiru pomoći će vam da dizajnirate pametnije i pouzdanije sisteme za inspekciju.
Često postavljana pitanja
Kako kamera sa linijskim skeniranjem snima slike u boji?
Kamere za skeniranje linija u boji obično koriste trilinearne senzore, koji sadrže tri paralelne linije piksela, svaka s crvenim, zelenim ili plavim filterom. Kako se objekt kreće pored senzora, svaka linija boja sekvencijalno snima svoj odgovarajući kanal. Zatim se kombiniraju kako bi se formirala slika u punoj boji. Precizna sinhronizacija je neophodna kako bi se izbjeglo neusklađivanje boja, posebno pri velikim brzinama.
Kako odabrati pravu linijsku kameru za skeniranje
Odabir prave kamere zavisi od zahtjeva vaše primjene. Evo nekoliko ključnih faktora koje treba uzeti u obzir:
● Zahtjevi za brzinuOdredite svoje potrebe za linijskom brzinom na osnovu brzine objekta.
● Potrebe za rješavanjemUskladite rezoluciju s vašim tolerancijama inspekcije.
● Rasvjeta i okolinaRazmotrite posebno osvjetljenje za reflektirajuće ili tamne površine.
● Tip senzoraCMOS je postao uobičajen zbog svoje brzine i efikasnosti, dok se CCD-ovi i dalje koriste za starije i precizno kritične sisteme.
● PovezivanjeProvjerite da li vaš sistem podržava interfejs kamere (npr. CoaXPress za velike brzine prenosa podataka).
● BudžetUravnotežite performanse sa troškovima sistema, uključujući osvjetljenje, optiku i hvatače kadrova.
U slučaju sumnje, konsultujte se sa stručnjakom ili dobavljačem mašinskog vida kako biste osigurali kompatibilnost sa dizajnom vašeg sistema i ciljevima primjene.
Koliko linija ima monohromatska kamera za linijsko skeniranje?
Standardna monohromatska kamera sa linijskim skeniranjem obično ima jednu liniju piksela, ali neki modeli imaju dvije ili više paralelnih linija. Ovi višelinijski senzori mogu se koristiti za poboljšanje kvaliteta slike usrednjavanjem višestrukih ekspozicija, povećanjem osjetljivosti ili snimanjem različitih uglova osvjetljenja.
Dok su jednolinijske kamere dovoljne za većinu brzih inspekcija, dvolinijske i četverolinijske verzije nude bolje performanse u zahtjevnim okruženjima, posebno tamo gdje je potreban nizak šum ili visok dinamički raspon.
Da biste saznali više o tehnologiji linijskog skeniranja u aplikacijama za snimanje s ograničenom svjetlošću, pogledajte naš članak:
Ubrzavanje snimanja u uvjetima ograničene svjetlosti pomoću linijskog skeniranja TDI snimanja
Zašto TDI tehnologija dobija na značaju u industrijskom snimanju
Tucsen Photonics Co., Ltd. Sva prava pridržana. Prilikom citiranja, molimo navedite izvor:www.tucsen.com
