Как работает линейная камера Line Scan
Камеру устанавливают над контролируемой поверхностью так, чтобы строка сенсора располагалась поперек направления движения. За одно считывание камера получает узкую полосу изображения. Материал перемещается, камера считывает следующую полосу, после чего программное обеспечение последовательно собирает все строки в единое изображение.
Движение может обеспечивать конвейер, привод размотки или сам контролируемый объект. Еще один вариант применяется для цилиндрических деталей: вал, труба или другая деталь вращается перед камерой, а система промышленного зрения получает развернутое изображение всей поверхности.
Качество изображения зависит не только от разрешения камеры, но и от согласования частоты строк со скоростью движения. Если материал ускоряется, а камера продолжает снимать с прежней частотой, изображение растягивается или сжимается. Поэтому на линиях с переменной скоростью съемку обычно синхронизируют с энкодером.
Где применяются камеры Line Scan
- Металлургия и металлообработка. Поиск царапин, трещин, вмятин, пятен, дефектов проката и повреждений покрытия на листовом металле, ленте и фольге.
- Бумажное производство и полиграфия. Контроль полотна, качества печати, совмещения элементов, кромок, загрязнений и разрывов.
- Производство пленки и упаковочных материалов. Обнаружение отверстий, складок, включений, непрокрасов и изменений толщины или прозрачности материала.
- Текстильная промышленность. Контроль структуры ткани, пропусков нитей, пятен, разрывов и других дефектов по всей ширине полотна.
- Электроника и аккумуляторное производство. Проверка печатных плат, электродной фольги, сепараторов, покрытий и других материалов, перемещающихся непрерывной лентой.
- Контроль цилиндрических деталей. Получение развертки поверхности валов, труб, кабелей и других вращающихся изделий.
- Сортировочные и конвейерные линии. Измерение размеров, проверка формы, чтение маркировки и поиск дефектов на движущихся объектах.
Когда линейная камера предпочтительнее кадровой
Кадровая камера Area Scan получает готовое прямоугольное изображение за одну экспозицию. Это удобно для отдельных деталей, которые полностью помещаются в поле зрения. Линейную камеру выбирают, когда материал движется непрерывно, имеет большую длину или требует одинаковой детализации по всей ширине.При контроле широкого полотна линейная камера позволяет получить высокое разрешение без съемки большой площади одним кадром. Освещать при этом нужно только узкую полосу, попадающую на сенсор. Для такой системы обычно применяют линейный источник света, установленный поперек материала.
Однако Line Scan требует стабильного взаимного движения камеры и объекта. Если деталь неподвижна, полноценное двумерное изображение не сформируется. Также нужно точнее настраивать синхронизацию, освещение и положение камеры относительно линии движения. Таким образом, Area Scan выбирают для получения отдельных двумерных кадров, а Line Scan - для построчного контроля движущихся и протяженных объектов
Различия камер Area Scan и Line Scan
| Параметр | Area Scan | Line Scan |
|---|---|---|
| Тип сенсора | Двумерная матрица пикселей | Одна или несколько строк пикселей |
| Формирование изображения | Получает полный кадр за одну экспозицию | Формирует изображение последовательно, строка за строкой |
| Движение объекта | Не является обязательным. Камера может снимать неподвижные и движущиеся изделия | Для построения изображения необходимо движение объекта относительно камеры или камеры относительно объекта |
| Параметр скорости | Частота кадров, кадров/с | Частота строк, строк/с или кГц |
| Размер контролируемого объекта | Объект должен помещаться в поле зрения или сниматься несколькими кадрами | Подходит для протяженных объектов и непрерывных материалов практически неограниченной длины |
| Синхронизация | Может работать в непрерывном режиме или по сигналу триггера | Частоту строк обычно синхронизируют со скоростью движения при помощи датчика или энкодера |
| Освещение | Освещается вся контролируемая область | Обычно применяется узкая линейная подсветка |
| Основные преимущества | Простая настройка, получение готового кадра, удобный контроль отдельных изделий | Высокая детализация по ширине, контроль длинных поверхностей и материалов при непрерывном движении |
| Особенности настройки | Необходимо подобрать разрешение, объектив, выдержку и частоту кадров | Дополнительно требуется согласовать частоту строк, скорость движения, разрешение вдоль конвейера и работу освещения |
| Типичные задачи | Контроль размеров и комплектности, чтение кодов, проверка сборки, сортировка, наведение роботов | Поиск дефектов пленки, бумаги, ткани, стекла и металла, контроль печати, сортировка продукции на конвейере, развертка цилиндрических поверхностей |
Характеристики линейных камер CREVIS
В разделе представлены монохромные CMOS-камеры с разрешением от 2K до 16K. Обозначения 2048 × 2 и 4096 × 2 относятся к двухстрочным сенсорам. Вторая цифра показывает количество строк сенсора, а не высоту готового изображения.| Модель | Разрешение сенсора | Размер пикселя | Макс. частота строк | CameraLink | Крепление объектива |
|---|---|---|---|---|---|
| LV-M422C | 2048 × 2 | 7 × 7 мкм | 141 кГц | Base, Medium, PoCL | C/F-mount |
| LV-M824C | 4096 × 2 | 7 × 7 мкм | 141 кГц | Medium, Full, PoCL | F-mount |
| LV-M818C | 8192 × 1 | 7 × 7 мкм | 75 кГц | Medium, Full | M72 |
| LV-M8116C | 16384 × 1 | 3,5 × 3,5 мкм | 37,5 кГц | Medium, Full | M72 |
Все модели формируют монохромное изображение с разрядностью 8, 10 или 12 бит. Они подходят для анализа формы, яркости, текстуры и небольших изменений поверхности. Если задача связана именно с различением цветов, потребуется цветная линейная камера.
Камеры поддерживают коррекцию неоднородности чувствительности PRNU. Эта функция выравнивает различия между отдельными пикселями сенсора и помогает получить равномерное изображение по всей ширине строки, что особенно важно для камер 8K и 16K.
Как выбрать камеру Line Scan
Разрешение выбирают по ширине контролируемой области и минимальному размеру дефекта. Например, при одинаковом поле зрения камера 8K передает в четыре раза больше пикселей по ширине, чем модель 2K. Но увеличение разрешения предъявляет более высокие требования к объективу, освещению, плате видеозахвата и производительности компьютера.
Частоту строк рассчитывают с учетом скорости материала и необходимого разрешения вдоль движения. Если конвейер движется со скоростью 1000 мм/с, а одна строка должна соответствовать 0,1 мм поверхности, потребуется частота не менее 10 000 строк/с, или 10 кГц.
Для линии с постоянной скоростью можно использовать заданную частоту съемки. Если скорость меняется, надежнее получать импульсы от энкодера. Тогда каждая новая строка будет формироваться после перемещения материала на установленное расстояние, а пропорции изображения сохранятся при разгоне и замедлении линии.
Отдельно подбираются объектив и освещение. Объектив должен перекрывать длину линейного сенсора и обеспечивать нужное разрешение по всей ширине изображения. Освещение выбирают по типу поверхности: для матовых, отражающих и прозрачных материалов применяются разные схемы расположения света.
При запросе на подбор камеры желательно указать ширину области контроля, минимальный размер дефекта, скорость движения материала, рабочее расстояние и особенности поверхности. По этим данным можно определить требуемое разрешение, частоту строк, объектив, освещение и конфигурацию платы CameraLink.