25.08.07Joonkaamerad on spetsiaalsed pildistamisseadmed, mis on loodud liikuvate või pidevate objektide kõrglahutusega piltide jäädvustamiseks. Erinevalt traditsioonilistest pindkaameratest, mis jäädvustavad ühe säritusega 2D-pildi, loovad joonkaamerad pilte rida-realt – ideaalne selliste rakenduste jaoks nagu veebikontroll, pooljuhtide analüüs ja pakendite kontrollimine.
Nendel kaameratel on tavaliselt üks pikslirida (või mõnikord mitu rida) ja liikuva objekti või skaneerimissüsteemiga kombineerituna suudavad nad toota praktiliselt iga pikkusega objektidest kvaliteetseid 2D-pilte. Sõltuvalt anduri tüübist kasutavad joonskaneerimiskaamerad tavaliselt kas CCD- või CMOS-anduritehnoloogiat – sarnaselt paljudele.CMOS-kaamerad—kusjuures CMOS muutub oma kiiruse ja energiatõhususe tõttu eelistatud valikuks.
Mis on joonskaneerimiskaamera?
Joonskaneerimiskaamerad on tavaliselt optimeeritud pigem tööstuslikuks kui teaduslikuks kasutamiseks ning neil võivad olla piirangud hämaras või ülitäpsete rakenduste puhul. Suur lugemismüra, väikesed pikslid ja üldiselt madal kvanttõhusus võivad tähendada, et need kaamerad vajavad toimiva signaali-müra suhte saavutamiseks suurt valgustaset.
Joonkaameraid saab kasutada kahel peamisel viisil:
1-mõõtmeline jäädvustamine
Ühemõõtmelist informatsiooni saab jäädvustada näiteks spektroskoopia rakendustes. Tulemused esitatakse kaameratarkvaras sageli graafiku kujul, kus intensiivsus on y-teljel ja kaamera pikslid x-teljel.
Kahemõõtmeline jäädvustamine
Kaamerat saab pildistamisobjekti kohal "skannida", kas kaamerat või pildistamisobjekti liigutades, ja kahemõõtmelise pildi saab moodustada järjestikuste ühemõõtmeliste viilude jäädvustamise teel.
See pildistamisviis võimaldab skaneerimismõõtmes jäädvustada suvaliselt suuri pilte. Võimalus jäädvustada liikuvaid objekte ilma liikumisest tingitud hägususeta (või rulluva katiku artefaktideta) tähendab, et joonkaameraid kasutatakse väga sageli tööstusrakendustes, konveieritel, suurte pildistamisobjektide kontrollimisel ja mujal.
Kuidas joonskaneerimiskaamera töötab?
Joonskaneeriv kaamera töötab kooskõlas liikuva objekti või skaneerimismehhanismiga. Kui objekt kaamera alt läbi liigub, jäädvustatakse iga pildi joon ajas järjestikku. Seejärel kombineeritakse need jooned reaalajas või tarkvara abil, et luua täielik 2D-pilt.
Põhikomponendid on järgmised:
● Ühemõõtmeline andurTavaliselt üks pikslirida.
● LiikumiskontrollKonveier või pöörlev mehhanism tagab ühtlase liikumise.
● ValgustusÜhtlase valgustuse tagamiseks sageli joon- või koaksiaalvalgustus.
Kuna pilt luuakse rida-realt, on sünkroniseerimine kriitilise tähtsusega. Kui objekt liigub ebajärjekindlalt või ajastus on paigast ära, võib tekkida pildi moonutusi.
Joonskaneerimise ja pindalaskaneerimise kaamerad
| Funktsioon | Joonskaneerimiskaamera | Pindala skaneerimise kaamera |
| Pildi jäädvustamine | Üks rida korraga | Täis 2D-kaader korraga |
| Ideaalne kasutus | Liikuvad või pidevalt liikuvad objektid | Statsionaarsed või hetktõmmisega stseenid |
| Pildi suurus | Praktiliselt piiramatu pikkusega | Anduri suuruse poolt piiratud |
| Integratsioon | Nõuab liikumise ja ajastuse juhtimist | Lihtsam seadistamine |
| Tüüpilised rakendused | Veebikontroll, trükkimine, tekstiilid | Triipkoodide skaneerimine, robootika, üldine pildistamine |
Lühidalt öeldes sobivad joonkaamerad suurepäraselt kiiresti liikuvate või väga suurte objektide jäädvustamiseks. Pindkaamerad sobivad paremini staatiliste või väikeste sihtmärkidega rakenduste jaoks.
Joonskaneerimiskaamerate põhijooned
Joonkaamera valimisel arvestage järgmiste spetsifikatsioonidega:
● ResolutsioonPikslite arv rea kohta, mis mõjutab detailide taset.
● Liinisagedus (Hz)Sekundi kohta jäädvustatud joonte arv – ülioluline kiirete kontrollide jaoks.
● Anduri tüüpCMOS (kiire, väikese energiatarbega) vs. CCD (mõnel juhul kõrgem pildikvaliteet).
● LiidesAndmeedastusvõimalused, näiteks GigE, Camera Link või CoaXPress.
● Dünaamiline ulatus ja tundlikkusOluline muutuva heleduse või peegeldusvõimega objektide kontrollimisel.
● Värviline vs mustvalgeVärvikaamerad kasutavad RGB-filtritega mitut rida; monokroomne kaamera võib pakkuda suuremat tundlikkust.
Joonskaneerimiskaamerate plussid ja miinused
Plussid
-
Suudab jäädvustada ühemõõtmelist informatsiooni väga suure kiirusega (tavaliselt mõõdetuna sadades kHz reasageduses). Suudab pildistamisobjekti skannimisel suure kiirusega jäädvustada suvalise suurusega kahemõõtmelisi pilte.
-
Saab jäädvustada värviteavet eraldusvõimet ohverdamata, kasutades eraldi punase, rohelise ja sinise filtriga ridu või kohandatud kaamerad saavad pakkuda spetsiifilist lainepikkuse filtreerimist.
-
Valgustus peab olema ainult ühemõõtmeline ja olenevalt pildistamisseadistusest ei pruugi see vajada tasapinnalist välja ega muid korrektsioone teises (skaneeritud) dimensioonis.
Miinused
-
Kahemõõtmeliste andmete hankimiseks on vaja spetsiaalset riist- ja tarkvara.
-
Tavaliselt ei sobi hästi hämaras pildistamiseks madala QE, suure müra ja väikeste pikslite suuruste tõttu, eriti kombineerituna kiire skaneerimisele iseloomulike lühikeste säriaegadega.
-
Tavaliselt ei ole see mõeldud teaduslikuks pildistamiseks, seega võivad lineaarsus ja pildikvaliteet olla halvad.
Joonkaamerate levinumad rakendused teadusvaldkonnas
Joonkaameraid kasutatakse laialdaselt teadusuuringutes ja täiustatud pilditöötlusrakendustes, mis nõuavad suurt eraldusvõimet, täpsust ja pidevat andmete kogumist. Tüüpilised kasutusalad on järgmised:
● Mikroskoopiline pildistamineKõrglahutusega joonskaneeringute jäädvustamine detailseks pinna- või rakuanalüüsiks.
● SpektroskoopiaSpektraalsete andmete salvestamine proovide lõikes täpse ruumilise lahutusvõimega.
● AstronoomiaTaevakehade pildistamine või kiiresti liikuvate sihtmärkide jälgimine minimaalse moonutusega.
● MaterjaliteadusMetallide, polümeeride või komposiitide pinnakontroll ja defektide tuvastamine.
● Biomeditsiiniline pildistamineBioloogiliste kudede skaneerimine diagnostilistel või teaduslikel eesmärkidel, sh histoloogia ja patoloogia.
Need rakendused saavad kasu joonkaamera võimest genereerida väga detailseid ja moonutusteta pilte ulatuslikel aladel või dünaamilistes eksperimentaalsetes seadistustes.
Joonskaneerimiskaamerate piirangud
Skemaatiline diagramm: Tucseni ülitundlik joonskaneerimise/TDI teaduskaamera
VasakuleJahutamata ala skaneerimiskaamera
KeskmineTDI teaduskaamera
ParemJahutatud ala skaneerimiskaamera
Kuigi joonkaamerad pakuvad suurepärast eraldusvõimet ja sobivad hästi pidevaks pildistamiseks, on neil piirangud, eriti arenenud teaduskeskkondades, kus tundlikkus ja signaali stabiilsus on kriitilise tähtsusega.
Üks peamine piirang on nende jõudlus hämaras. Traditsioonilised joonskaneerimiskaamerad tuginevad ühekordsele säritusele, mis ei pruugi nõrgalt valgustatud või valgustundlike proovide pildistamisel, näiteks fluorestsentsmikroskoopias või teatud biomeditsiinilistes testides, tagada piisavat signaali-müra suhet (SNR). Lisaks võib objekti liikumise ja pildi omandamise vahelise täpse sünkroniseerimise saavutamine olla tehniliselt keeruline, eriti muutuva kiiruse või vibratsiooniga seadistustes.
Teine piirang on nende piiratud võime jäädvustada väga aeglaselt liikuvatest või ebaühtlaselt valgustatud isendite kvaliteetseid pilte, mis võib põhjustada ebajärjekindlat säritust või liikumise artefakte.
Nende väljakutsete ületamiseks on võimsa alternatiivina ilmunud TDI (ajalise viivitusega integreerimise) kaamerad. Kogudes signaali mitme särituse jooksul objekti liikumise ajal, parandavad TDI-kaamerad oluliselt tundlikkust ja pildikvaliteeti, muutes need eriti väärtuslikuks teadusvaldkondades, mis nõuavad pildistamist ülihämaras valguses, suurt dünaamilist ulatust või täpset ajalist lahutusvõimet.
Kokkuvõte
Joonkaamerad on asendamatud tööriistad tööstusharudes, mis nõuavad liikuvate või pidevate pindade kiiret ja kõrge eraldusvõimega pildistamist. Nende ainulaadne skaneerimismeetod pakub õigetes olukordades selgeid eeliseid pindkaamerate ees, eriti selliste rakenduste puhul nagu veebikontroll, pooljuhtide pildistamine ja automatiseeritud pakendamine.
Kuigi joonkaameraid kasutatakse peamiselt tööstuskeskkonnas, võivad kasutajad, kes vajavad suurt tundlikkust või jõudlust hämaras, saada kasu selliste kaamerate uurimisest.teaduskaameradloodud täppispildistamise rakenduste jaoks.
Joonkaamerate tööpõhimõtte ja nende valimisel otsitavate punktide mõistmine aitab teil kujundada nutikamaid ja usaldusväärsemaid kontrollsüsteeme.
KKK
Kuidas joonkaamera värvilisi pilte jäädvustab?
Värvijoontega skaneerivad kaamerad kasutavad tavaliselt kolmeliinilisi andureid, mis sisaldavad kolme paralleelset pikslijoont, millest igaühel on punane, roheline või sinine filter. Kui objekt liigub andurist mööda, jäädvustab iga värvijoon järjestikku oma vastava kanali. Seejärel ühendatakse need täisvärviliseks pildiks. Täpne sünkroniseerimine on oluline värvide joondamise vältimiseks, eriti suurtel kiirustel.
Kuidas valida õige joone skaneerimise kaamera
Õige kaamera valimine sõltub teie rakenduse nõuetest. Siin on mõned olulised tegurid, mida arvestada:
● Kiiruse nõudedMäärake oma liinikiiruse vajadused objekti kiiruse põhjal.
● Lahendusvajadused: Sobitage resolutsioon oma kontrollitolerantsidega.
● Valgustus ja keskkondPeegeldavate või tumedate pindade puhul kaaluge spetsiaalset valgustust.
● Anduri tüüpCMOS on oma kiiruse ja tõhususe tõttu muutunud tavapäraseks, samas kui CCD-sid kasutatakse endiselt vananenud ja täppiskriitiliste süsteemide puhul.
● ÜhenduvusVeenduge, et teie süsteem toetab kaamera liidest (nt CoaXPress suure andmeedastuskiiruse jaoks).
● EelarveTasakaalustage jõudlus süsteemi maksumusega, sh valgustus, optika ja kaadripüüdjad.
Kahtluse korral konsulteerige masinnägemise eksperdi või müüjaga, et tagada ühilduvus teie süsteemi ülesehituse ja rakenduse eesmärkidega.
Mitu rida on monokroomsel joonkaameral?
Tavalisel monokroomsel joonskaneerimiskaameral on tavaliselt üks pikslirida, kuid mõnel mudelil on kaks või enam paralleelset joont. Neid mitmerealisi andureid saab kasutada pildikvaliteedi parandamiseks mitme särituse keskmise arvutamise, tundlikkuse suurendamise või erinevate valgustusnurkade jäädvustamise abil.
Kuigi ühe reaga kaamerad on enamiku kiirete kontrollide jaoks piisavad, pakuvad kahe- ja nelja reaga versioonid paremat jõudlust nõudlikes keskkondades, eriti kui on vaja madalat mürataset või suurt dünaamilist ulatust.
Lisateavet valguspiiratud pildistamisrakenduste joonskaneerimise tehnoloogia kohta leiate meie artiklist:
Valguse piiratud omandamise kiirendamine Line Scan TDI Imaging abil
Miks TDI-tehnoloogia on tööstuslikus pildistamises populaarsust kogumas?
Tucsen Photonics Co., Ltd. Kõik õigused kaitstud. Tsiteerides palun viidata allikale:www.tucsen.com
