25/08/07Камере за линијско скенирање су специјализовани уређаји за снимање дизајнирани за снимање слика високе резолуције покретних или континуираних објеката. За разлику од традиционалних камера за површинско скенирање које снимају 2Д слику у једној експозицији, камере за линијско скенирање граде слике линију по линију – идеалне за примене као што су инспекција мреже, анализа полупроводника и верификација паковања.
Ове камере обично имају један ред пиксела (или понекад више редова), и када се комбинују са покретним објектом или системом за скенирање, могу да произведу висококвалитетне 2Д слике објеката практично било које дужине. У зависности од типа сензора, камере са линијским скенирањем обично користе CCD или CMOS технологију сензора - слично оној која се налази у многим...ЦМОС камере— при чему CMOS постаје преферирани избор због своје брзине и енергетске ефикасности.
Шта је камера за линијско скенирање?
Камере са линијским скенирањем су обично оптимизоване за индустријску, а не за научну употребу и могу имати ограничења у применама са слабом светлошћу или ултра-високом прецизношћу. Висок шум очитавања, мали пиксели и генерално ниска квантна ефикасност могу значити да ове камере захтевају високе нивое светлости да би постигле функционалан однос сигнал/шум.
Камере за линијско скенирање могу се користити на два основна начина:
Једнодимензионално снимање
Једнодимензионалне информације могу се снимити, као што је случај у спектроскопским применама. Резултати се често представљају у облику графикона у софтверу камере, са интензитетом на y-оси у односу на пиксел камере на x-оси.
Дводимензионално снимање
Камера може бити „скенирана“ преко објекта снимања, било померањем камере или објекта снимања, а дводимензионална слика може бити формирана снимањем узастопних једнодимензионалних пресека.
Овај облик снимања омогућава снимање произвољно великих слика у димензији скенирања. Могућност снимања објеката у покрету без замућења покрета (или артефаката роло затварача) значи да се камере за линијско скенирање веома често користе у индустријским применама, за монтажне траке, инспекцију великих објеката снимања и још много тога.
Како функционише камера за линијско скенирање?
Камера са линијским скенирањем ради у координацији са покретним објектом или механизмом за скенирање. Како објекат пролази испод камере, свака линија слике се снима секвенцијално у времену. Ове линије се затим комбинују у реалном времену или путем софтвера да би се добила потпуна 2Д слика.
Кључне компоненте укључују:
● Једнодимензионални сензорОбично један ред пиксела.
● Контрола покретаТранспортни транспортер или ротирајући механизам обезбеђује равномерно кретање.
● ОсветљењеЧесто линијско или коаксијално осветљење за конзистентно осветљење.
Пошто се слика гради линија по линија, синхронизација је кључна. Ако се објекат креће недоследно или је време погрешно, може доћи до изобличења слике.
Камере за линијско скенирање у односу на камере за површинско скенирање
| Карактеристика | Камера за линијско скенирање | Камера за скенирање подручја |
| Снимање слика | Један ред истовремено | Пун 2Д кадар одједном |
| Идеална употреба | Покретни или непрекидни објекти | Стационарне или снимљене сцене |
| Величина слике | Практично неограничена дужина | Ограничено величином сензора |
| Интеграција | Захтева контролу кретања и времена | Једноставније подешавање |
| Типичне примене | Инспекција веб страница, штампа, текстил | Скенирање бар кодова, роботика, опште снимање |
Укратко, камере за линијско скенирање су одличне када снимају брзо покретне или веома велике објекте. Камере за површинско скенирање су погодније за примене са статичким или малим циљевима.
Кључне карактеристике камера за линијско скенирање
Приликом избора камере за линијско скенирање, узмите у обзир следеће спецификације:
● РезолуцијаБрој пиксела по линији, што утиче на ниво детаља.
● Брзина линије (Hz)Број снимљених линија у секунди – од виталног значаја за брзе инспекције.
● Тип сензораCMOS (брз, мале снаге) у односу на CCD (већи квалитет слике у неким случајевима).
● ИнтерфејсОпције преноса података као што су GigE, Camera Link или CoaXPress.
● Динамички опсег и осетљивостВажно за испитивање објеката са променљивим сјајем или рефлективношћу.
● Боја наспрам монохромаКамере у боји користе више редова са RGB филтерима; монохроматске могу понудити већу осетљивост.
Предности и мане камера за линијско скенирање
Професионалци
-
Може да сними једнодимензионалне информације веома великом брзином (обично се мери у стотинама kHz линијске брзине). Може да сними дводимензионалне слике произвољне величине великом брзином приликом скенирања преко објекта снимања.
-
Може да сними информације о боји без жртвовања резолуције коришћењем одвојених редова филтрираних за црвену, зелену и плаву боју, или прилагођене камере могу да понуде филтрирање специфичних таласних дужина.
-
Осветљење треба да буде само једнодимензионално и, у зависности од подешавања снимања, не захтева корекције равног поља или друге корекције у другој (скенираној) димензији.
Мане
-
За добијање дводимензионалних података потребна су специјализована подешавања хардвера и софтвера.
-
Обично није баш погодан за снимање при слабом осветљењу због ниског квалитета квантне енергије, високог шума и малих величина пиксела, посебно у комбинацији са кратким временима експозиције типичним за брзо скенирање.
-
Обично није намењено за научно снимање, тако да линеарност и квалитет слике могу бити лоши.
Уобичајене примене камера за линијско скенирање у научној области
Камере за линијско скенирање се широко користе у научним истраживањима и напредним апликацијама за снимање које захтевају високу резолуцију, прецизност и континуирано прикупљање података. Типичне употребе укључују:
● Микроскопско снимањеСнимање линијских скенирања високе резолуције за детаљну површинску или ћелијску анализу.
● СпектроскопијаСнимање спектралних података у узорцима са прецизном просторном резолуцијом.
● АстрономијаСнимање небеских објеката или праћење брзо покретних циљева са минималним изобличењем.
● Наука о материјалимаПовршински преглед и откривање дефеката у металима, полимерима или композитима.
● Биомедицинско снимањеСкенирање биолошких ткива у дијагностичке или истраживачке сврхе, укључујући хистологију и патологију.
Ове примене имају користи од способности камере за линијско скенирање да генерише веома детаљне слике без изобличења на проширеним подручјима или у динамичким експерименталним поставкама.
Ограничења камера за линијско скенирање
Шематски дијаграм: Tucsen научна камера високе осетљивости са линијским скенирањем/TDI
ЛевоКамера за скенирање нехлађеног подручја
СредњиTDI научна камера
ДесноКамера за скенирање хлађеног подручја
Иако камере са линијским скенирањем нуде одличну резолуцију и погодне су за континуирано снимање, оне имају ограничења, посебно у напредним научним окружењима где су осетљивост и стабилност сигнала критични.
Једно од главних ограничења су њихове перформансе у условима слабог осветљења. Традиционалне камере са линијским скенирањем ослањају се на експозицију у једном пролазу, што можда неће обезбедити довољан однос сигнал-шум (SNR) приликом снимања слабо осветљених или светлосно осетљивих узорака, као што је случај код флуоресцентне микроскопије или одређених биомедицинских тестова. Поред тога, постизање тачне синхронизације између кретања објекта и снимања слике може бити технички захтевно, посебно у подешавањима која укључују променљиву брзину или вибрације.
Још једно ограничење је њихова ограничена способност снимања висококвалитетних слика веома споро покретних или неравномерно осветљених узорака, што може довести до недоследне експозиције или артефаката кретања.
Да би се превазишли ови изазови, TDI (Time Delay Integration) камере су се појавиле као моћна алтернатива. Акумулирањем сигнала током вишеструких експозиција док се објекат креће, TDI камере значајно побољшавају осетљивост и квалитет слике, што их чини посебно вредним у научним областима које захтевају снимање при ултраслабом осветљењу, висок динамички опсег или прецизну временску резолуцију.
Закључак
Камере за линијско скенирање су неопходни алати у индустријама које захтевају брзо снимање покретних или континуираних површина високе резолуције. Њихов јединствени метод скенирања нуди значајне предности у односу на камере за површинско скенирање у одговарајућим сценаријима, посебно за примене као што су инспекција мреже, снимање полупроводника и аутоматизовано паковање.
Иако се камере за линијско скенирање првенствено користе у индустријским условима, корисници којима је потребна висока осетљивост или рад у условима слабог осветљења могу имати користи од истраживања...научне камередизајниран за прецизне примене снимања.
Разумевање како функционишу камере за линијско скенирање и на шта треба обратити пажњу при избору помоћи ће вам да дизајнирате паметније и поузданије системе за инспекцију.
Честа питања
Како камера са линијским скенирањем снима слике у боји?
Камере са линијским скенирањем у боји обично користе трилинеарне сензоре, који садрже три паралелне линије пиксела, свака са црвеним, зеленим или плавим филтером. Како се објекат креће поред сензора, свака линија боје снима свој одговарајући канал у низу. Затим се комбинују да би се формирала слика у пуној боји. Прецизна синхронизација је неопходна како би се избегло неусклађивање боја, посебно при великим брзинама.
Како одабрати праву камеру за линијско скенирање
Избор праве камере зависи од захтева ваше примене. Ево неких кључних фактора које треба узети у обзир:
● Захтеви за брзинуОдредите потребе за брзином линије на основу брзине објекта.
● Потребе за решавањемУскладите резолуцију са вашим толеранцијама инспекције.
● Осветљење и окружењеРазмотрите посебно осветљење за рефлектујуће или тамне површине.
● Тип сензораCMOS је постао мејнстрим због своје брзине и ефикасности, док CCD-ови остају у употреби за застареле и системе којима је прецизност критична.
● ПовезивањеУверите се да ваш систем подржава интерфејс камере (нпр. CoaXPress за велике брзине преноса података).
● БуџетУравнотежите перформансе са трошковима система, укључујући осветљење, оптику и уређаје за снимање кадрова.
Уколико сте у недоумици, консултујте се са стручњаком или добављачем машинског вида како бисте осигурали компатибилност са дизајном вашег система и циљевима примене.
Колико линија има монохроматска камера са линијским скенирањем?
Стандардна монохроматска камера са линијским скенирањем обично има једну линију пиксела, али неки модели имају две или више паралелних линија. Ови вишелинијски сензори могу се користити за побољшање квалитета слике усредњавањем вишеструких експозиција, побољшањем осетљивости или снимањем различитих углова осветљења.
Док су једнолинијске камере довољне за већину брзих инспекција, дволинијске и четворолинијске верзије нуде боље перформансе у захтевним окружењима, посебно тамо где је потребан низак ниво шума или висок динамички опсег.
Да бисте сазнали више о технологији линијског скенирања у апликацијама за снимање са ограниченом светлошћу, погледајте наш чланак:
Убрзавање снимања у условима ограничене светлошћу помоћу линијског скенирања TDI снимања
Зашто ТДИ технологија добија на значају у индустријском снимању
Тусен Фотоникс Ко., Лтд. Сва права задржана. Приликом цитирања, молимо вас да наведете извор:www.tucsen.com
