Alles wat u moet weten over lijnscancamera's |

Lijnscancamera's zijn gespecialiseerde beeldvormingsapparaten die zijn ontworpen om hoge-resolutiebeelden vast te leggen van bewegende of continue objecten. In tegenstelling tot traditionele gebiedsscancamera's die een 2D-beeld vastleggen in één opname, bouwen lijnscancamera's beelden regel voor regel op – ideaal voor toepassingen zoals baaninspectie, halfgeleideranalyse en verpakkingsverificatie.

Deze camera's hebben doorgaans één rij pixels (of soms meerdere rijen) en kunnen, in combinatie met een bewegend onderwerp of een scansysteem, hoogwaardige 2D-beelden produceren van objecten van vrijwel elke lengte. Afhankelijk van het sensortype gebruiken lijnscancamera's doorgaans CCD- of CMOS-sensortechnologie, vergelijkbaar met wat in veelCMOS-camera's—waarbij CMOS de voorkeurskeuze wordt vanwege de snelheid en energie-efficiëntie.

Wat is een lijnscancamera?

Lijnscancamera's zijn doorgaans geoptimaliseerd voor industrieel gebruik in plaats van wetenschappelijk gebruik en kunnen beperkingen hebben bij toepassingen met weinig licht of ultrahoge precisie. Hoge uitleesruis, kleine pixels en een over het algemeen lage kwantumefficiëntie kunnen betekenen dat deze camera's hoge lichtniveaus nodig hebben om een bruikbare signaal-ruisverhouding te leveren.

Lijnscancamera's kunnen op twee manieren worden gebruikt:

1-dimensionale opname

Eendimensionale informatie kan worden vastgelegd, bijvoorbeeld in spectroscopietoepassingen. De resultaten worden vaak grafisch weergegeven in camerasoftware, met de intensiteit op de y-as en de camerapixel op de x-as.

2-dimensionale opname

De camera kan over een afgebeeld onderwerp worden 'gescand', door de camera of het afgebeelde onderwerp te bewegen. Door opeenvolgende 1-dimensionale plakjes vast te leggen, kan een 2-dimensionaal beeld worden gevormd.

Deze vorm van beeldvorming maakt het mogelijk om willekeurig grote beelden in de scandimensie vast te leggen. De mogelijkheid om bewegende onderwerpen vast te leggen zonder bewegingsonscherpte (of rolling shutter-artefacten), betekent dat lijnscancamera's zeer vaak worden gebruikt in industriële toepassingen, voor assemblagelijnen, inspectie van grote beeldonderwerpen en meer.

Hoe werkt een lijnscancamera?

Een lijnscancamera werkt samen met een bewegend object of scanmechanisme. Terwijl het object onder de camera door beweegt, wordt elke lijn van het beeld sequentieel in de tijd vastgelegd. Deze lijnen worden vervolgens in realtime of via software gecombineerd tot een volledig 2D-beeld.

Belangrijke onderdelen zijn:

● 1-dimensionale sensor: Meestal één enkele rij pixels.
● Bewegingsbesturing:Een transportband of roterend mechanisme zorgt voor een gelijkmatige beweging.
● Verlichting: Vaak lijn- of coaxiale verlichting voor een gelijkmatige verlichting.

Omdat het beeld regel voor regel wordt opgebouwd, is synchronisatie cruciaal. Als het object inconsistent beweegt of de timing niet klopt, kan er beeldvervorming optreden.

Lijnscan versus gebiedsscancamera's

Functie	Lijnscancamera	Gebiedsscancamera
Beeld vastleggen	Eén regel tegelijk	Volledig 2D-frame tegelijk
Ideaal gebruik	Bewegende of doorlopende objecten	Stationaire of momentopnames
Afbeeldingsgrootte	Vrijwel onbeperkt in lengte	Beperkt door sensorgrootte
Integratie	Vereist bewegings- en timingcontrole	Eenvoudigere installatie
Typische toepassingen	Webinspectie, drukwerk, textiel	Barcodescanning, robotica, algemene beeldvorming

Kortom, lijnscancamera's blinken uit bij het vastleggen van snel bewegende of zeer grote objecten. Area scancamera's zijn beter geschikt voor toepassingen met statische of kleine doelen.

Belangrijkste kenmerken van lijnscancamera's

Bij het kiezen van een lijnscancamera moet u rekening houden met de volgende specificaties:

● Resolutie: Aantal pixels per regel, met invloed op het detailniveau.
● Lijnfrequentie (Hz): Aantal vastgelegde lijnen per seconde: essentieel voor inspecties met hoge snelheid.
● Sensortype: CMOS (snel, laag energieverbruik) versus CCD (in sommige gevallen hogere beeldkwaliteit).
● Interface: Gegevensoverdrachtopties zoals GigE, Camera Link of CoaXPress.
● Dynamisch bereik en gevoeligheid: Belangrijk voor het inspecteren van objecten met wisselende helderheid of reflectiviteit.
● Kleur versus monochroom:Kleurencamera's gebruiken meerdere rijen met RGB-filters; monochrome camera's bieden mogelijk een hogere gevoeligheid.

Voor- en nadelen van lijnscancamera's

Voordelen

Kan 1-dimensionale informatie met zeer hoge snelheid vastleggen (meestal gemeten in een lijnfrequentie van honderden kHz). Kan 2-dimensionale beelden van willekeurige grootte met hoge snelheid vastleggen bij het scannen van een beeldonderwerp.

Kan kleurinformatie vastleggen zonder dat dit ten koste gaat van de resolutie door het gebruik van afzonderlijke rood-, groen- en blauwgefilterde rijen. Ook kunnen aangepaste camera's specifieke golflengtefiltering bieden.

De belichting hoeft slechts eendimensionaal te zijn en, afhankelijk van de beeldopstelling, zijn er geen flat-field-correcties of andere correcties nodig in de tweede (gescande) dimensie.

Nadelen

Vereist gespecialiseerde hardware- en software-instellingen om 2-dimensionale gegevens te verkrijgen.

Meestal niet geschikt voor beeldvorming bij weinig licht vanwege de lage QE, de hoge ruis en de kleine pixelgroottes, vooral in combinatie met de korte belichtingstijden die kenmerkend zijn voor scannen op hoge snelheid.

Normaal gesproken niet bedoeld voor wetenschappelijke beeldvorming, waardoor de lineariteit en beeldkwaliteit slecht kunnen zijn.

Veelvoorkomende toepassingen van lijnscancamera's in de wetenschappelijke sector

Lijnscancamera's worden veel gebruikt in wetenschappelijk onderzoek en geavanceerde beeldvormingstoepassingen die een hoge resolutie, precisie en continue dataverzameling vereisen. Typische toepassingen zijn onder andere:

● Microscopie-beeldvorming: Het vastleggen van lijnenscans met een hoge resolutie voor gedetailleerde oppervlakte- of celanalyse.
● Spectroscopie: Het vastleggen van spectrale gegevens over monsters met een nauwkeurige ruimtelijke resolutie.
● Astronomie:Afbeelding van hemellichamen of het volgen van snel bewegende doelen met minimale vervorming.
● Materiaalkunde: Oppervlakte-inspectie en detectie van defecten in metalen, polymeren of composieten.
● Biomedische beeldvorming: Het scannen van biologisch weefsel voor diagnostische of onderzoeksdoeleinden, inclusief histologie en pathologie.

Deze toepassingen profiteren van het vermogen van de lijnscancamera om zeer gedetailleerde, vervormingsvrije beelden te genereren over grote gebieden of in dynamische experimentele opstellingen.

Beperkingen van lijnscancamera's

Tucsen High-Sensitivity Line Scan & TDI Scientific Camera

Schematisch diagram: Tucsen High-Sensitivity Line Scan/TDI wetenschappelijke camera

Links: Ongekoelde gebiedsscancamera

Midden: TDI wetenschappelijke camera

Rechts: Gekoelde gebiedsscancamera

Hoewel lijnscancamera's een uitstekende resolutie bieden en zeer geschikt zijn voor continue beeldvorming, hebben ze ook hun beperkingen, met name in geavanceerde wetenschappelijke omgevingen waar gevoeligheid en signaalstabiliteit van cruciaal belang zijn.

Een belangrijke beperking is hun prestatie bij weinig licht. Traditionele lijnscancamera's maken gebruik van single-pass-belichting, wat mogelijk onvoldoende signaal-ruisverhouding (SNR) oplevert bij het maken van beelden van zwak verlichte of lichtgevoelige monsters, zoals bij fluorescentiemicroscopie of bepaalde biomedische testen. Bovendien kan het bereiken van een nauwkeurige synchronisatie tussen objectbeweging en beeldacquisitie technisch veeleisend zijn, vooral in opstellingen met variabele snelheid of trillingen.

Een andere beperking is hun beperkte vermogen om beelden van hoge kwaliteit vast te leggen van zeer langzaam bewegende of ongelijkmatig verlichte specimens, wat kan leiden tot inconsistente belichting of bewegingsartefacten.

Om deze uitdagingen het hoofd te bieden, zijn TDI-camera's (Time Delay Integration) een krachtig alternatief gebleken. Door signalen te accumuleren over meerdere belichtingen terwijl het object beweegt, verbeteren TDI-camera's de gevoeligheid en beeldkwaliteit aanzienlijk, waardoor ze bijzonder waardevol zijn in wetenschappelijke vakgebieden waar beeldvorming bij extreem weinig licht, een hoog dynamisch bereik of een nauwkeurige tijdsresolutie vereist zijn.

Conclusie

Lijnscancamera's zijn onmisbare hulpmiddelen in sectoren die snelle en hoge resolutie beelden van bewegende of continue oppervlakken vereisen. Hun unieke scanmethode biedt duidelijke voordelen ten opzichte van area scancamera's in de juiste scenario's, met name voor toepassingen zoals baaninspectie, halfgeleiderbeeldvorming en geautomatiseerde verpakking.

Hoewel lijnscancamera's voornamelijk in industriële omgevingen worden gebruikt, kunnen gebruikers die een hoge gevoeligheid of prestaties bij weinig licht nodig hebben, baat hebben bij het verkennen vanwetenschappelijke camera'sontworpen voor nauwkeurige beeldvormingstoepassingen.

Wanneer u begrijpt hoe lijnscancamera's werken en waar u op moet letten bij de keuze van een camera, kunt u slimmere en betrouwbaardere inspectiesystemen ontwerpen.

Veelgestelde vragen

Hoe legt een lijnscancamera kleurenbeelden vast?

Color line scan-camera's maken doorgaans gebruik van tri-lineaire sensoren, die drie parallelle pixellijnen bevatten, elk met een rood, groen of blauw filter. Terwijl het object langs de sensor beweegt, registreert elke kleurlijn het bijbehorende kanaal in volgorde. Deze worden vervolgens gecombineerd tot een kleurenbeeld. Nauwkeurige synchronisatie is essentieel om kleurafwijkingen te voorkomen, vooral bij hoge snelheden.

Hoe kiest u de juiste lijnscancamera?

De keuze van de juiste camera hangt af van de vereisten van uw toepassing. Hier zijn enkele belangrijke factoren om te overwegen:

● Snelheidsvereisten: Bepaal uw benodigde lijnsnelheid op basis van de objectsnelheid.
● Oplossingsbehoeften: Zorg dat de resolutie overeenkomt met uw inspectietoleranties.
● Verlichting en omgeving: Denk aan speciale verlichting voor reflecterende of donkere oppervlakken.
● SensortypeCMOS is gangbaar geworden vanwege de snelheid en efficiëntie, terwijl CCD's nog steeds in gebruik zijn voor oudere en precisiekritische systemen.
● Connectiviteit: Zorg ervoor dat uw systeem de interface van de camera ondersteunt (bijv. CoaXPress voor hoge gegevenssnelheden).
● Begroting: Zorg voor een evenwicht tussen prestaties en systeemkosten, inclusief verlichting, optica en framegrabbers.

Raadpleeg bij twijfel een expert op het gebied van machine vision of een leverancier om er zeker van te zijn dat het systeem compatibel is met uw systeemontwerp en toepassingsdoelen.

Hoeveel lijnen heeft een monochrome lijnscancamera?

Een standaard monochrome lijnscancamera heeft doorgaans één pixellijn, maar sommige modellen hebben twee of meer parallelle lijnen. Deze multi-lijnsensoren kunnen worden gebruikt om de beeldkwaliteit te verbeteren door meerdere belichtingen te middelen, de gevoeligheid te verhogen of verschillende belichtingshoeken vast te leggen.

Hoewel single-line camera's voldoende zijn voor de meeste inspecties met hoge snelheid, bieden dual- en quad-line versies betere prestaties in veeleisende omgevingen, met name waar weinig ruis of een hoog dynamisch bereik vereist is.

Voor meer informatie over lijnscantechnologie in toepassingen met beperkte lichtomstandigheden kunt u ons artikel raadplegen:

Versnel lichtbeperkte acquisitie met Line Scan TDI Imaging

Waarom TDI-technologie terrein wint in industriële beeldvorming