25.08.2007.Kamere za linijsko skeniranje specijalizirani su 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 - idealno za primjene poput inspekcije mreže, analize poluvodiča i provjere pakiranja.
Ove kamere obično imaju jedan red piksela (ili ponekad više redova), a kada se kombiniraju s pokretnim objektom ili sustavom za skeniranje, mogu proizvesti visokokvalitetne 2D slike objekata gotovo bilo koje duljine. Ovisno o vrsti senzora, kamere s linijskim skeniranjem obično koriste CCD ili CMOS tehnologiju senzora - sličnu onoj koja se nalazi u mnogimCMOS kamere—s CMOS-om koji postaje preferirani izbor zbog svoje brzine i energetske učinkovitosti.
Što je linija skenirajuća kamera?
Kamere s linijskim skeniranjem obično su optimizirane za industrijsku, a ne znanstvenu upotrebu i mogu imati ograničenja u primjenama sa slabim osvjetljenjem ili ultra-visokom preciznošću. Visok šum očitavanja, mali pikseli i općenito niska kvantna učinkovitost mogu značiti da ove kamere zahtijevaju visoke razine osvjetljenja kako bi postigle prihvatljiv omjer signal-šum.
Kamere s linijskim skeniranjem mogu se koristiti na dva glavna načina:
Jednodimenzionalno snimanje
Mogu se snimiti jednodimenzionalne informacije, na primjer u spektroskopskim primjenama. Rezultati se često prikazuju u obliku grafikona u softveru kamere, s intenzitetom na y-osi u odnosu na piksel kamere na x-osi.
2-dimenzionalno snimanje
Kamera se može 'skenirati' preko objekta snimanja, pomicanjem kamere ili objekta snimanja, a dvodimenzionalna slika može se formirati snimanjem uzastopnih jednodimenzionalnih slojeva.
Ovaj oblik snimanja omogućuje snimanje proizvoljno velikih slika u dimenziji skeniranja. Mogućnost snimanja subjekata u pokretu bez zamućenja pokreta (ili artefakata rotirajućeg zatvarača) znači da se linije skeniranja vrlo često koriste u industrijskim primjenama, za montažne trake, pregled velikih subjekata snimanja i još mnogo toga.
Kako radi kamera za linijsko skeniranje?
Kamera s linijskim skeniranjem radi u koordinaciji s pokretnim objektom ili mehanizmom za skeniranje. Kako objekt prolazi ispod kamere, svaka linija slike se snima sekvencijalno u vremenu. Te se linije zatim kombiniraju u stvarnom vremenu ili putem softvera kako bi se dobila potpuna 2D slika.
Ključne komponente uključuju:
● Jednodimenzionalni senzorObično jedan red piksela.
● Upravljanje pokretimaTransporter ili rotirajući mehanizam osigurava ravnomjerno kretanje.
● RasvjetaČesto linijska ili koaksijalna rasvjeta za konzistentno osvjetljenje.
Budući da se slika gradi liniju po liniju, sinkronizacija je ključna. Ako se objekt kreće nedosljedno 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 slika | Jedan redak odjednom | Cijeli 2D kadar odjednom |
| Idealna upotreba | Pokretni ili neprekinuti objekti | Stacionarne ili brze scene |
| Veličina slike | Gotovo neograničena duljina | Ograničeno veličinom senzora |
| Integracija | Zahtijeva kontrolu pokreta i vremena | Jednostavnije postavljanje |
| Tipične primjene | Inspekcija weba, tisak, tekstil | Skeniranje barkodova, robotika, opće snimanje |
Ukratko, linije skeniranja izvrsne su za snimanje brzih ili vrlo velikih objekata. Kamere za površinsko skeniranje prikladnije su za primjene sa statičkim ili malim ciljevima.
Ključne značajke kamera s linijskim skeniranjem
Prilikom odabira kamere s linijskim skeniranjem, uzmite u obzir sljedeće specifikacije:
● RazlučivostBroj piksela po liniji, što utječe na razinu detalja.
● Brzina linije (Hz)Broj snimljenih linija u sekundi – ključan za brze inspekcije.
● Vrsta senzoraCMOS (brz, niske potrošnje energije) u odnosu na CCD (u nekim slučajevima veća kvaliteta slike).
● SučeljeOpcije prijenosa podataka poput GigE, Camera Link ili CoaXPress.
● Dinamički raspon i osjetljivostVažno za pregled objekata s promjenjivom svjetlinom ili reflektivnošću.
● U boji u odnosu na monokromatskiKamere u boji koriste više redova s RGB filterima; monokromatske mogu ponuditi veću osjetljivost.
Prednosti i nedostaci linijastih kamera
Prednosti
-
Može snimati jednodimenzionalne informacije vrlo velikom brzinom (obično mjereno u stotinama kHz linijske brzine). Može snimati dvodimenzionalne slike proizvoljne veličine velikom brzinom prilikom skeniranja preko objekta snimanja.
-
Može snimati informacije o boji bez žrtvovanja rezolucije korištenjem odvojenih redova s crvenim, zelenim i plavim filterima ili prilagođene kamere mogu ponuditi filtriranje specifičnih valnih duljina.
-
Osvjetljenje treba biti samo jednodimenzionalno i, ovisno o postavkama snimanja, ne zahtijeva korekcije ravnog polja ili druge korekcije u drugoj (skeniranoj) dimenziji.
Nedostaci
-
Za prikupljanje dvodimenzionalnih podataka potrebna je specijalizirana hardverska i softverska konfiguracija.
-
Obično nije prikladan za snimanje u uvjetima 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 znanstveno snimanje, pa linearnost i kvaliteta slike mogu biti loši.
Uobičajene primjene linijastih kamera u znanstvenom području
Kamere s linijskim skeniranjem široko se koriste u znanstvenim istraživanjima i naprednim primjenama snimanja koje zahtijevaju visoku rezoluciju, preciznost i kontinuirano prikupljanje podataka. Tipične upotrebe uključuju:
● Mikroskopsko snimanjeSnimanje linijskih skeniranja visoke rezolucije za detaljnu površinsku ili staničnu analizu.
● SpektroskopijaSnimanje spektralnih podataka u uzorcima s preciznom prostornom rezolucijom.
● AstronomijaSnimanje nebeskih objekata ili praćenje brzo pokretnih ciljeva s minimalnim izobličenjem.
● Znanost o materijalimaPovršinski pregled i otkrivanje nedostataka 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 s linijskim skeniranjem da generira vrlo detaljne slike bez izobličenja na proširenim područjima ili u dinamičkim eksperimentalnim postavkama.
Ograničenja linijastih kamera
Shematski dijagram: Tucsen znanstvena kamera visoke osjetljivosti s linijskim skeniranjem/TDI
LijevoKamera za skeniranje nehlađenog područja
SrednjiTDI znanstvena kamera
PravoKamera za skeniranje hlađenog područja
Iako linije skeniranja nude izvrsnu rezoluciju i dobro su prilagođene za kontinuirano snimanje, imaju ograničenja, posebno u naprednim znanstvenim okruženjima gdje su osjetljivost i stabilnost signala ključni.
Jedno od glavnih ograničenja su njihove performanse u uvjetima slabog osvjetljenja. Tradicionalne kamere s linijskim skeniranjem oslanjaju se na jednokratnu ekspoziciju, što možda neće pružiti dovoljan omjer signala i šuma (SNR) pri snimanju slabo osvijetljenih ili uzoraka osjetljivih na svjetlost, kao što je to slučaj u fluorescentnoj mikroskopiji ili određenim biomedicinskim testovima. Osim toga, postizanje točne sinkronizacije između kretanja objekta i snimanja 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.
Kako bi se prevladali ovi izazovi, TDI (Time Delay Integration) kamere pojavile su se kao moćna alternativa. Akumuliranjem signala tijekom višestrukih ekspozicija dok se objekt kreće, TDI kamere značajno poboljšavaju osjetljivost i kvalitetu slike, što ih čini posebno vrijednima u znanstvenim područjima koja zahtijevaju snimanje u uvjetima ultra slabog osvjetljenja, visoki dinamički raspon ili preciznu vremensku rezoluciju.
Zaključak
Kamere za linijsko skeniranje nezamjenjivi su alati u industrijama koje zahtijevaju brzo snimanje pokretnih ili kontinuiranih površina visoke rezolucije. Njihova jedinstvena metoda skeniranja nudi izrazite prednosti u odnosu na kamere za površinsko skeniranje u pravim scenarijima, posebno za primjene poput inspekcije mreže, snimanja poluvodiča i automatiziranog pakiranja.
Iako se linije skeniranja prvenstveno koriste u industrijskim okruženjima, korisnici kojima je potrebna visoka osjetljivost ili performanse u uvjetima slabog osvjetljenja mogli bi imati koristi od istraživanja...znanstvene kameredizajniran za precizne aplikacije snimanja.
Razumijevanje načina rada kamera za linijsko skeniranje i na što treba paziti pri odabiru pomoći će vam da dizajnirate pametnije i pouzdanije sustave za inspekciju.
Često postavljana pitanja
Kako kamera s linijskim skeniranjem snima slike u boji?
Kamere s linijskim skeniranjem 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 boje bilježi svoj odgovarajući kanal u nizu. Zatim se kombiniraju kako bi se formirala slika u punoj boji. Precizna sinkronizacija je bitna kako bi se izbjeglo neusklađivanje boja, posebno pri velikim brzinama.
Kako odabrati pravu linijsku kameru
Odabir prave kamere ovisi o zahtjevima vaše primjene. Evo nekoliko ključnih čimbenika koje treba uzeti u obzir:
● Zahtjevi za brzinuOdredite svoje potrebe za linijskom brzinom na temelju brzine objekta.
● Potrebe za rješavanjem problemaUskladite rezoluciju s tolerancijama inspekcije.
● Rasvjeta i okolišRazmotrite posebnu rasvjetu za reflektirajuće ili tamne površine.
● Vrsta senzoraCMOS je postao uobičajen zbog svoje brzine i učinkovitosti, dok se CCD-ovi i dalje koriste za naslijeđene i precizno kritične sustave.
● PovezivostProvjerite podržava li vaš sustav sučelje kamere (npr. CoaXPress za velike brzine prijenosa podataka).
● ProračunUravnotežite performanse s troškovima sustava, uključujući rasvjetu, optiku i hvatače kadrova.
U slučaju sumnje, posavjetujte se sa stručnjakom ili dobavljačem strojnog vida kako biste osigurali kompatibilnost s dizajnom vašeg sustava i ciljevima primjene.
Koliko linija ima monokromatska kamera s linijskim skeniranjem?
Standardna monokromatska kamera s linijskim skeniranjem obično ima jednu liniju piksela, ali neki modeli imaju dvije ili više paralelnih linija. Ovi višelinijski senzori mogu se koristiti za poboljšanje kvalitete slike usrednjavanjem višestrukih ekspozicija, povećanjem osjetljivosti ili snimanjem različitih kutova 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 visoki dinamički raspon.
Za više informacija o tehnologiji linijskog skeniranja u primjenama snimanja s ograničenim svjetlom, pogledajte naš članak:
Ubrzavanje snimanja u uvjetima ograničenog svjetla pomoću linijskog skeniranja TDI snimanja
Zašto TDI tehnologija dobiva na značaju u industrijskom snimanju
Tucsen Photonics Co., Ltd. Sva prava pridržana. Prilikom citiranja, molimo navedite izvor:www.tucsen.com
