Segala yang Perlu Anda Ketahui Tentang Kamera Pemindai Garis |

Kamera pemindai garis adalah perangkat pencitraan khusus yang dirancang untuk menangkap gambar beresolusi tinggi dari objek bergerak atau kontinu. Tidak seperti kamera pemindai area tradisional yang menangkap gambar 2D dalam satu eksposur, kamera pemindai garis menghasilkan gambar baris demi baris—ideal untuk aplikasi seperti inspeksi web, analisis semikonduktor, dan verifikasi kemasan.

Kamera-kamera ini biasanya memiliki satu baris piksel (atau terkadang beberapa baris), dan ketika dikombinasikan dengan subjek bergerak atau sistem pemindaian, kamera ini dapat menghasilkan gambar 2D berkualitas tinggi dari objek dengan panjang berapa pun. Tergantung pada jenis sensornya, kamera pemindai garis biasanya menggunakan teknologi sensor CCD atau CMOS—mirip dengan yang ditemukan di banyak kamera.Kamera CMOS—dengan CMOS menjadi pilihan yang disukai karena kecepatan dan efisiensi energinya.

Apa itu Kamera Pemindai Garis?

Kamera pemindai garis biasanya dioptimalkan untuk keperluan industri, alih-alih ilmiah, dan mungkin memiliki keterbatasan dalam aplikasi dengan cahaya rendah atau presisi ultra-tinggi. Derau pembacaan yang tinggi, piksel yang kecil, dan efisiensi kuantum yang umumnya rendah dapat menyebabkan kamera ini membutuhkan tingkat cahaya yang tinggi untuk menghasilkan SNR yang optimal.

Kamera pemindai garis dapat digunakan dalam dua cara utama:

Penangkapan 1-Dimensi

Informasi satu dimensi dapat ditangkap, seperti dalam aplikasi spektroskopi. Hasilnya sering kali direpresentasikan dalam bentuk grafik dalam perangkat lunak kamera, dengan intensitas pada sumbu y versus piksel kamera pada sumbu x.

Penangkapan 2 Dimensi

Kamera dapat 'dipindai' melintasi subjek pencitraan, baik melalui penggerakan kamera maupun subjek pencitraan, dan gambar 2 dimensi dapat dibentuk dengan menangkap irisan 1 dimensi yang berurutan.

Bentuk pencitraan ini memungkinkan pengambilan gambar berukuran besar dalam dimensi pemindaian. Kemampuan untuk menangkap subjek yang bergerak tanpa blur (atau artefak rana bergulir) menjadikan kamera pemindai garis sangat umum digunakan dalam aplikasi industri, untuk jalur perakitan, inspeksi subjek pencitraan besar, dan banyak lagi.

Bagaimana Cara Kerja Kamera Pemindai Garis?

Kamera pemindai garis bekerja secara terkoordinasi dengan objek bergerak atau mekanisme pemindaian. Saat objek melewati bagian bawah kamera, setiap garis pada gambar ditangkap secara berurutan. Garis-garis ini kemudian digabungkan secara real-time atau melalui perangkat lunak untuk menghasilkan gambar 2D utuh.

Komponen utama meliputi:

● Sensor 1 Dimensi: Biasanya satu baris piksel.
● Kontrol gerak:Konveyor atau mekanisme putar memastikan pergerakan yang merata.
● Pencahayaan:Seringkali menggunakan pencahayaan garis atau koaksial untuk pencahayaan yang konsisten.

Karena gambar dibuat baris demi baris, sinkronisasi sangat penting. Jika objek bergerak tidak konsisten atau pengaturan waktunya tidak tepat, distorsi gambar dapat terjadi.

Kamera Pemindai Garis vs. Kamera Pemindai Area

Fitur	Kamera Pemindai Garis	Kamera Pemindai Area
Pengambilan Gambar	Satu baris pada satu waktu	Bingkai 2D penuh sekaligus
Penggunaan Ideal	Objek yang bergerak atau terus menerus	Adegan stasioner atau snapshot
Ukuran Gambar	Panjangnya hampir tidak terbatas	Dibatasi oleh ukuran sensor
Integrasi	Membutuhkan kontrol gerakan dan waktu	Pengaturan yang lebih sederhana
Aplikasi Umum	Inspeksi web, pencetakan, tekstil	Pemindaian kode batang, robotika, pencitraan umum

Singkatnya, kamera pemindai garis unggul dalam mengambil gambar objek yang bergerak cepat atau sangat besar. Kamera pemindai area lebih cocok untuk aplikasi dengan target statis atau kecil.

Fitur Utama Kamera Pemindai Garis

Saat memilih kamera pemindai garis, pertimbangkan spesifikasi berikut:

● Resolusi: Jumlah piksel per baris, memengaruhi tingkat detail.
● Kecepatan Saluran (Hz): Jumlah baris yang ditangkap per detik—penting untuk inspeksi berkecepatan tinggi.
● Jenis Sensor: CMOS (cepat, daya rendah) vs. CCD (kualitas gambar lebih tinggi dalam beberapa kasus).
● Antarmuka: Pilihan transfer data seperti GigE, Camera Link, atau CoaXPress.
● Rentang Dinamis & Sensitivitas: Penting untuk memeriksa objek dengan kecerahan atau reflektivitas yang bervariasi.
● Warna vs. Monokrom: Kamera berwarna menggunakan beberapa baris dengan filter RGB; monokrom mungkin menawarkan sensitivitas yang lebih tinggi.

Pro dan Kontra Kamera Pemindai Garis

Kelebihan

Dapat menangkap informasi 1 dimensi dengan kecepatan sangat tinggi (biasanya diukur dalam laju garis 100 kHz). Dapat menangkap gambar 2 dimensi dengan ukuran berapa pun dengan kecepatan tinggi saat memindai subjek gambar.

Dapat menangkap informasi warna tanpa mengorbankan resolusi melalui penggunaan baris filter merah, hijau, dan biru yang terpisah, atau kamera khusus dapat menawarkan penyaringan panjang gelombang tertentu.

Pencahayaan hanya perlu bersifat 1 dimensi dan, bergantung pada pengaturan pencitraan, tidak memerlukan bidang datar atau koreksi lain dalam dimensi kedua (yang dipindai).

Kontra

Memerlukan pengaturan perangkat keras dan perangkat lunak khusus untuk memperoleh data 2 dimensi.

Biasanya tidak cocok untuk pencitraan cahaya rendah karena QE rendah, noise tinggi, dan ukuran piksel kecil, terutama dikombinasikan dengan waktu pencahayaan pendek yang umum terjadi pada pemindaian berkecepatan tinggi.

Biasanya tidak ditujukan untuk pencitraan ilmiah, sehingga linearitas dan kualitas gambar mungkin buruk.

Aplikasi Umum Kamera Pemindai Garis di Bidang Ilmiah

Kamera pemindai garis banyak digunakan dalam penelitian ilmiah dan aplikasi pencitraan canggih yang membutuhkan resolusi tinggi, presisi, dan akuisisi data berkelanjutan. Penggunaan umumnya meliputi:

● Pencitraan Mikroskopis: Menangkap pemindaian garis resolusi tinggi untuk analisis permukaan atau seluler yang terperinci.
● Spektroskopi: Merekam data spektral di seluruh sampel dengan resolusi spasial yang tepat.
● Astronomi: Pencitraan objek langit atau pelacakan target yang bergerak cepat dengan distorsi minimal.
● Ilmu Material: Pemeriksaan permukaan dan deteksi cacat pada logam, polimer, atau komposit.
● Pencitraan Biomedis: Memindai jaringan biologis untuk tujuan diagnostik atau penelitian, termasuk histologi dan patologi.

Aplikasi ini mendapat manfaat dari kemampuan kamera pemindai garis untuk menghasilkan gambar yang sangat rinci dan bebas distorsi pada area yang luas atau dalam pengaturan eksperimen yang dinamis.

Keterbatasan Kamera Pemindai Garis

Kamera Pemindai Garis Sensitivitas Tinggi Tucsen & Kamera Ilmiah TDI

Diagram Skema: Kamera Ilmiah Pemindai Garis Sensitivitas Tinggi Tucsen/TDI

Kiri: Kamera Pemindai Area Tanpa Pendingin

Tengah: Kamera Ilmiah TDI

Benar: Kamera Pemindai Area Dingin

Meskipun kamera pemindai garis menawarkan resolusi yang sangat baik dan sangat cocok untuk pencitraan berkelanjutan, kamera ini memiliki keterbatasan, terutama dalam lingkungan ilmiah tingkat lanjut di mana sensitivitas dan stabilitas sinyal sangat penting.

Salah satu keterbatasan utama adalah kinerjanya dalam kondisi minim cahaya. Kamera pemindai garis tradisional mengandalkan eksposur satu lintasan, yang mungkin tidak memberikan rasio sinyal terhadap derau (SNR) yang memadai saat mengambil gambar sampel dengan pencahayaan redup atau sensitif cahaya, seperti dalam mikroskop fluoresensi atau uji biomedis tertentu. Selain itu, mencapai sinkronisasi yang akurat antara gerakan objek dan akuisisi gambar dapat menjadi tantangan teknis, terutama dalam pengaturan yang melibatkan kecepatan variabel atau getaran.

Kendala lainnya adalah kemampuannya yang terbatas untuk menangkap gambar berkualitas tinggi dari spesimen yang bergerak sangat lambat atau pencahayaannya tidak merata, yang dapat mengakibatkan pencahayaan yang tidak konsisten atau artefak gerakan.

Untuk mengatasi tantangan ini, kamera TDI (Time Delay Integration) telah muncul sebagai alternatif yang ampuh. Dengan mengakumulasi sinyal di beberapa eksposur seiring objek bergerak, kamera TDI secara signifikan meningkatkan sensitivitas dan kualitas gambar, menjadikannya sangat berharga dalam bidang ilmiah yang membutuhkan pencitraan cahaya sangat rendah, rentang dinamis tinggi, atau resolusi temporal yang presisi.

Kesimpulan

Kamera pemindai garis merupakan alat penting dalam industri yang membutuhkan pencitraan berkecepatan tinggi dan beresolusi tinggi untuk permukaan bergerak atau kontinu. Metode pemindaiannya yang unik menawarkan keunggulan tersendiri dibandingkan kamera pemindai area dalam skenario yang tepat, terutama untuk aplikasi seperti inspeksi web, pencitraan semikonduktor, dan pengemasan otomatis.

Meskipun kamera pemindai garis terutama digunakan dalam pengaturan industri, pengguna yang membutuhkan sensitivitas tinggi atau kinerja cahaya rendah dapat memperoleh manfaat dari menjelajahikamera ilmiahdirancang untuk aplikasi pencitraan presisi.

Memahami cara kerja kamera pemindai garis dan apa yang perlu diperhatikan saat memilihnya akan membantu Anda merancang sistem inspeksi yang lebih cerdas dan lebih andal.

Tanya Jawab Umum

Bagaimana kamera pemindai garis menangkap gambar berwarna?

Kamera pemindai garis warna biasanya menggunakan sensor tri-linear, yang terdiri dari tiga garis piksel paralel, masing-masing dengan filter merah, hijau, atau biru. Saat objek bergerak melewati sensor, setiap garis warna menangkap salurannya masing-masing secara berurutan. Garis-garis ini kemudian digabungkan untuk membentuk gambar penuh warna. Sinkronisasi yang presisi sangat penting untuk menghindari ketidaksejajaran warna, terutama pada kecepatan tinggi.

Cara Memilih Kamera Pemindai Garis yang Tepat

Memilih kamera yang tepat bergantung pada kebutuhan aplikasi Anda. Berikut beberapa faktor penting yang perlu dipertimbangkan:

● Persyaratan KecepatanTentukan kebutuhan kecepatan garis Anda berdasarkan kecepatan objek.
● Resolusi Kebutuhan: Sesuaikan resolusi dengan toleransi pemeriksaan Anda.
● Pencahayaan dan Lingkungan: Pertimbangkan pencahayaan khusus untuk permukaan yang memantulkan atau gelap.
● Jenis Sensor:CMOS telah menjadi arus utama karena kecepatan dan efisiensinya, sementara CCD tetap digunakan untuk sistem lama dan sistem yang mengutamakan presisi.
● Konektivitas: Pastikan sistem Anda mendukung antarmuka kamera (misalnya, CoaXPress untuk kecepatan data tinggi).
● Anggaran: Menyeimbangkan kinerja dengan biaya sistem, termasuk pencahayaan, optik, dan frame grabber.

Jika ragu, konsultasikan dengan pakar atau vendor visi mesin untuk memastikan kompatibilitas dengan desain sistem dan tujuan aplikasi Anda.

Berapa banyak garis yang dimiliki kamera pemindai garis monokrom?

Kamera pemindai garis monokrom standar biasanya memiliki satu baris piksel, tetapi beberapa model memiliki dua atau lebih garis paralel. Sensor multi-garis ini dapat digunakan untuk meningkatkan kualitas gambar dengan merata-ratakan beberapa eksposur, meningkatkan sensitivitas, atau menangkap berbagai sudut pencahayaan.

Sementara kamera garis tunggal sudah memadai untuk sebagian besar inspeksi berkecepatan tinggi, versi garis ganda dan empat garis menawarkan kinerja yang lebih baik di lingkungan yang menuntut, terutama di tempat yang memerlukan kebisingan rendah atau jangkauan dinamis tinggi.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang teknologi pemindaian garis dalam aplikasi pencitraan dengan keterbatasan cahaya, rujuk artikel kami:

Mempercepat akuisisi dengan keterbatasan cahaya dengan Line Scan TDI Imaging

Mengapa Teknologi TDI Semakin Populer dalam Pencitraan Industri