25/08/07Línumyndavélar eru sérhæfðar myndgreiningartæki sem eru hönnuð til að taka myndir í hárri upplausn af hreyfanlegum eða samfelldum hlutum. Ólíkt hefðbundnum svæðismyndavélum sem taka tvívíddarmyndir í einni lýsingu, byggja línumyndavélar upp myndir línu fyrir línu - tilvalið fyrir forrit eins og vefskoðun, greiningu á hálfleiðurum og umbúðaprófun.
Þessar myndavélar eru yfirleitt með eina röð af pixlum (eða stundum margar raðir) og þegar þær eru notaðar við hreyfanlegt viðfangsefni eða skönnunarkerfi geta þær framleitt hágæða tvívíddarmyndir af hlutum af nánast hvaða lengd sem er. Eftir því hvaða gerð skynjara er um að ræða nota línuskönnunarmyndavélar venjulega annað hvort CCD- eða CMOS-skynjaratækni — svipað og finnst í mörgum öðrum.CMOS myndavélar—þar sem CMOS er að verða kjörinn kostur vegna hraða og orkunýtni.
Hvað er línuskönnunarmyndavél?
Línumyndavélar eru yfirleitt hannaðar fyrir iðnaðarnotkun fremur en vísindanotkun og geta haft takmarkanir í notkun við litla birtu eða mjög nákvæmar aðstæður. Mikið suð frá lestri, litlir pixlar og almennt lág skammtanýtni geta þýtt að þessar myndavélar þurfa mikið ljósmagn til að skila nothæfu SNR.
Hægt er að nota línuskönnunarmyndavélar á tvo meginvegi:
Einvíddarmyndataka
Hægt er að safna einvíddarupplýsingum, til dæmis í litrófsmælingum. Niðurstöður eru oft birtar í grafík í myndavélahugbúnaði, þar sem styrkleiki er á y-ásnum á móti myndavélarpixlum á x-ásnum.
Tvívíddarmyndataka
Hægt er að „skanna“ myndavélina yfir myndefni, annað hvort með því að færa myndavélina eða myndefnið, og mynda tvívíddarmynd með því að taka hverja einvídda sneið á eftir annarri.
Þessi myndgreining gerir kleift að taka handahófskenndar stórar myndir í skannvídd. Möguleikinn á að taka myndir af viðfangsefnum á hreyfingu án hreyfingarþoku (eða rúllandi lokara) þýðir að línuskönnunarmyndavélar eru mjög algengar í iðnaði, fyrir samsetningarlínur, skoðun á stórum myndefnum og fleira.
Hvernig virkar línuskönnunarmyndavél?
Línumyndavél vinnur í samvinnu við hreyfanlegan hlut eða skönnunarbúnað. Þegar hluturinn fer undir myndavélina er hver lína myndarinnar tekin í réttri röð. Þessar línur eru síðan sameinaðar í rauntíma eða með hugbúnaði til að búa til fulla tvívíddarmynd.
Lykilþættir eru meðal annars:
● Einvíddarskynjari: Venjulega ein röð af pixlum.
● HreyfistýringFæriband eða snúningsbúnaður tryggir jafna hreyfingu.
● LýsingOft línu- eða koaxial lýsing fyrir samræmda lýsingu.
Þar sem myndin er byggð línu fyrir línu er samstilling mikilvæg. Ef hluturinn hreyfist óreglulega eða tímasetningin er röng getur myndbjögun átt sér stað.
Línu- og svæðisskönnunarmyndavélar
| Eiginleiki | Línuskannamyndavél | Svæðisskönnunarmyndavél |
| Myndataka | Ein lína í einu | Fullur 2D rammi í einu |
| Tilvalin notkun | Hreyfanlegur eða samfelldur hlutir | Kyrrstæðar senur eða skyndimyndir |
| Myndastærð | Nánast ótakmarkað að lengd | Takmarkað við stærð skynjara |
| Samþætting | Krefst hreyfingar- og tímastjórnunar | Einfaldari uppsetning |
| Dæmigert forrit | Vefskoðun, prentun, textíl | Strikamerkjaskönnun, vélmenni, almenn myndgreining |
Í stuttu máli eru línuskönnunarmyndavélar framúrskarandi þegar þær taka myndir af hröðum eða mjög stórum hlutum. Svæðisskönnunarmyndavélar henta betur fyrir notkun með kyrrstæð eða lítil skotmörk.
Helstu eiginleikar línuskönnunarmyndavéla
Þegar þú velur línuskönnunarmyndavél skaltu hafa eftirfarandi upplýsingar í huga:
● UpplausnFjöldi pixla í hverri línu, sem hefur áhrif á smáatriði.
● Línuhraði (Hz)Fjöldi lína sem teknar eru á sekúndu - mikilvægt fyrir hraðskoðanir.
● Tegund skynjaraCMOS (hratt, orkusparandi) á móti CCD (meiri myndgæði í sumum tilfellum).
● ViðmótGagnaflutningsmöguleikar eins og GigE, Camera Link eða CoaXPress.
● Dynamískt svið og næmniMikilvægt til að skoða hluti með breytilegri birtu eða endurskinsgetu.
● Litur vs. einlitaLitmyndavélar nota margar raðir með RGB-síum; einlita myndavél getur boðið upp á meiri næmni.
Kostir og gallar línuskönnunarmyndavéla
Kostir
-
Getur fangað einvíddar upplýsingar á mjög miklum hraða (venjulega mælt með línuhraða á hundruðum kHz). Getur fangað tvívíddar myndir af handahófskenndri stærð á miklum hraða þegar skannað er yfir myndefni.
-
Hægt er að fanga litaupplýsingar án þess að fórna upplausn með því að nota aðskildar raðir með rauðum, grænum og bláum síum, eða sérsniðnar myndavélar geta boðið upp á síun á tilteknum bylgjulengdum.
-
Lýsing þarf aðeins að vera eins víddar og, eftir því hvernig myndgreining er sett upp, getur hún ekki krafist flatskjás- eða annarra leiðréttinga í annarri (skönnuðu) víddinni.
Ókostir
-
Krefst sérhæfðrar vélbúnaðar- og hugbúnaðaruppsetningar til að afla tvívíðra gagna.
-
Venjulega ekki hentugt fyrir myndir í lítilli birtu vegna lágs magngreiningar (QE), mikils suðs og lítilla pixlastærða, sérstaklega í bland við stuttan lýsingartíma sem er dæmigerður fyrir háhraða skönnun.
-
Venjulega ekki ætlað fyrir vísindalega myndgreiningu, þannig að línuleiki og myndgæði geta verið léleg.
Algeng notkun línuskönnunarmyndavéla á vísindasviðinu
Línumyndavélar eru mikið notaðar í vísindarannsóknum og háþróaðri myndgreiningartækni sem krefst mikillar upplausnar, nákvæmni og samfelldrar gagnasöfnunar. Algeng notkun er meðal annars:
● SmásjármyndgreiningAð taka línuskannanir í hárri upplausn fyrir ítarlega yfirborðs- eða frumugreiningu.
● LitrófsgreiningSkráning litrófsgagna yfir sýni með nákvæmri rúmfræðilegri upplausn.
● StjörnufræðiMyndgreining himintungla eða eftirfylgni hraðskreiða skotmarka með lágmarks röskun.
● EfnisfræðiYfirborðsskoðun og gallagreining í málmum, fjölliðum eða samsettum efnum.
● Líffræðileg myndgreiningSkannun líffræðilegra vefja í greiningar- eða rannsóknarskyni, þar á meðal vefjafræði og meinafræði.
Þessi forrit njóta góðs af getu línuskönnunarmyndavélarinnar til að búa til mjög nákvæmar, bjögunarlausar myndir yfir stór svæði eða í kraftmiklum tilraunauppsetningum.
Takmarkanir á línuskönnunarmyndavélum
Skýringarmynd: Tucsen vísindamyndavél með mikilli næmni fyrir línuskönnun/TDI
VinstriÓkæld svæðisskönnunarmyndavél
MiðjaTDI vísindamyndavél
HægriMyndavél með kældu svæði
Þó að línuskönnunarmyndavélar bjóði upp á framúrskarandi upplausn og henti vel til samfelldrar myndgreiningar, þá hafa þær takmarkanir, sérstaklega í háþróuðum vísindaumhverfum þar sem næmi og stöðugleiki merkis eru mikilvæg.
Ein helsta takmörkunin er afköst þeirra við litla birtu. Hefðbundnar línuskönnunarmyndavélar reiða sig á einhliða lýsingu, sem gefur hugsanlega ekki nægilegt merkis-til-suðhlutfall (SNR) þegar mynduð eru af illa lýstum eða ljósnæmum sýnum, eins og í flúrljómunarsmásjá eða ákveðnum lífeðlisfræðilegum prófunum. Að auki getur það verið tæknilega krefjandi að ná nákvæmri samstillingu milli hreyfingar hlutar og myndatöku, sérstaklega í uppsetningum sem fela í sér breytilegan hraða eða titring.
Önnur takmörkun er takmörkuð geta þeirra til að taka hágæða myndir af mjög hægfara eða ójafnt upplýstum sýnum, sem getur leitt til ósamræmis í lýsingu eða hreyfitruflana.
Til að sigrast á þessum áskorunum hafa TDI-myndavélar (Time Delay Integration) komið fram sem öflugur valkostur. Með því að safna merki yfir margar lýsingar þegar hluturinn hreyfist auka TDI-myndavélarnar verulega næmi og myndgæði, sem gerir þær sérstaklega verðmætar á vísindasviðum sem krefjast myndgreiningar við mjög litla birtu, mikils kraftmikils sviðs eða nákvæmrar tímaupplausnar.
Niðurstaða
Línumyndavélar eru ómissandi verkfæri í atvinnugreinum sem krefjast hraðvirkrar og hárrar upplausnar myndgreiningar á hreyfanlegum eða samfelldum yfirborðum. Einstök skönnunaraðferð þeirra býður upp á mikla kosti umfram svæðismyndavélar í réttum aðstæðum, sérstaklega fyrir notkun eins og vefskoðun, hálfleiðaramyndgreiningu og sjálfvirka pökkun.
Þó að línuskönnunarmyndavélar séu aðallega notaðar í iðnaðarumhverfum, gætu notendur sem þurfa mikla næmni eða afköst í litlu ljósi notið góðs af því að skoða...vísindamyndavélarhannað fyrir nákvæmar myndgreiningarforrit.
Að skilja hvernig línuskönnunarmyndavélar virka og hvað ber að hafa í huga þegar þú velur eina mun hjálpa þér að hanna snjallari og áreiðanlegri skoðunarkerfi.
Algengar spurningar
Hvernig tekur línuskönnunarmyndavél litmyndir?
Litlínuskönnunarmyndavélar nota yfirleitt þrílínulega skynjara, sem innihalda þrjár samsíða línur af pixlum, hver með rauðum, grænum eða bláum síu. Þegar hluturinn fer framhjá skynjaranum fangar hver litlína viðkomandi rás í röð. Þessum rásum er síðan sameinað til að mynda litríka mynd. Nákvæm samstilling er nauðsynleg til að forðast litavillur, sérstaklega við mikinn hraða.
Hvernig á að velja rétta línuskönnunarmyndavélina
Val á réttri myndavél fer eftir kröfum notkunar þinnar. Hér eru nokkrir lykilþættir sem þarf að hafa í huga:
● HraðakröfurÁkvarðið línuhraðaþarfir ykkar út frá hraða hlutarins.
● LausnarþarfirParaðu upplausnina við skoðunarvikmörk þín.
● Lýsing og umhverfiÍhugaðu sérstaka lýsingu fyrir endurskinsfleti eða dökk yfirborð.
● Tegund skynjaraCMOS hefur orðið almennt kerfi vegna hraða og skilvirkni, en CCD-diskar eru enn í notkun fyrir eldri kerfi og kerfi sem krefjast mikillar nákvæmni.
● TengingarGakktu úr skugga um að kerfið þitt styðji viðmót myndavélarinnar (t.d. CoaXPress fyrir háa gagnahraða).
● FjárhagsáætlunJafnvægi á milli afkösta og kostnaðar kerfisins, þar á meðal lýsingar, ljósfræði og rammagripa.
Ef þú ert í vafa skaltu ráðfæra þig við sérfræðing í vélasjón eða söluaðila til að tryggja samhæfni við kerfishönnun þína og markmið forritsins.
Hversu margar línur hefur einlita línuskönnunarmyndavél?
Venjuleg einlita línuskönnunarmyndavél hefur yfirleitt eina línu af pixlum, en sumar gerðir eru með tvær eða fleiri samsíða línur. Þessa fjöllínuskynjara er hægt að nota til að bæta myndgæði með því að reikna meðaltal margra lýsinga, auka næmni eða fanga mismunandi lýsingarhorn.
Þó að einlínumyndavélar séu nægjanlegar fyrir flestar háhraðaskoðanir, þá bjóða tví- og fjórlínuútgáfur betri afköst í krefjandi umhverfi, sérstaklega þar sem krafist er lítils hávaða eða mikils breytilegs sviðs.
Til að læra meira um línuskönnunartækni í ljóstakmörkuðum myndgreiningarforritum, skoðið grein okkar:
Hraða ljóstakmörkuðum myndgreiningum með Line Scan TDI Imaging
Af hverju TDI-tækni er að ryðja sér til rúms í iðnaðarmyndgreiningu
Tucsen Photonics Co., Ltd. Allur réttur áskilinn. Vinsamlegast getið heimildar þegar vitnað er í:www.tucsen.com
