工業(yè)相機(jī) - - 線陣相機(jī)

 

一、線陣相機(jī)的特點(diǎn)

 

1.線陣相機(jī)使用的線掃描傳感器通常只有一行感光單元（少數(shù)彩色線陣使用三行感光單元的傳感器）

 

2.線陣相機(jī)每次只采集一行圖像

 

3.線陣相機(jī)每次只輸出一行圖像

 

4.與傳統(tǒng)的面陣相機(jī)相比，面陣掃描每次采集若干行的圖像并以幀方式輸出

 

二、采集速度

 

線陣相機(jī)通常用行頻為單位 KHz,如 12KHz 表示相機(jī)在 1 秒鐘內(nèi)最多能采集 12000 行圖像數(shù)據(jù)

 

三、像元深度

 

像元深度定義了灰度由暗道亮的灰階數(shù),對于 8bit 的相機(jī) 0 代表全暗而 255 代表全亮。介于 0 和 255 之間的數(shù)字代表一定的亮度指標(biāo)。10bit 數(shù)據(jù)就有 1024 個灰階而 12bit 有 4096 個灰階。 從 8bit 上升到 10bit 或者 12bit 的確可以增強(qiáng)測量的精度，但是也同時降低了系統(tǒng)的速度.

 

四、選型

 

1.計(jì)算分辨率；幅寬除以最小檢測精度得出每行需要的像素。  

 

2.檢測精度；幅寬除以像素得出實(shí)際檢測精度。

 

3.掃描行數(shù)；每秒運(yùn)動速度長度除以精度得出每秒掃描行數(shù)。

 

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果選擇線陣相機(jī)  舉例如下:如幅寬為 1600 毫米,精度 1 毫米,運(yùn)動速度22000mm/s 相機(jī); 分辨率:1600/1＝1600 像素,加上寬放,所以最少 2000 像素;選定分辨率為2K; 實(shí)際檢測精度:1600/2000＝0.8 ; 掃描行數(shù)(行頻):22000mm/0.8mm＝27.5KHz 綜合:應(yīng)選定相機(jī)為 2048 像素 ,行頻28kHz 相機(jī)；

 

線掃相機(jī)的行頻計(jì)算方法

 

一，變量的定義

首先設(shè)定以下變量：

（1）線陣相機(jī)的每線像素?cái)?shù)（單位：pixel）：Hc

（2）目標(biāo)物的寬幅（單位：m）：Lo

（3）目標(biāo)物運(yùn)行速率（單位：m/s）：Vo

（4）線陣相機(jī)線掃描速率（單位：Hz，即 線/s）：Vc

（5）掃描一幀圖像目標(biāo)物運(yùn)行的時間（單位：s）：To

（6）掃描一幀圖像線陣相機(jī)的掃描時間（單位：s）：Tc

（7）橫向精度（每個像素代表的實(shí)際寬度）：PH

（8）縱向精度（每個像素掃描的實(shí)際長度）：PL

 

橫向的掃描精度為：線陣相機(jī)的每線像素?cái)?shù)/目標(biāo)物的寬幅 即ph= Hc/( Lo)；

 

縱向掃描精度為：

 

[線陣相機(jī)線掃描速率（單位：Hz，即 線/s）*掃描一幀圖像線陣相機(jī)的掃描時間（單位：s）]/

 

[目標(biāo)物運(yùn)行速率（單位：m/s）*掃描一幀圖像目標(biāo)物運(yùn)行的時間（單位：s）]

 

PL=(Vc×Tc)/( 1pixel×Vo× To)（To=Tc）=(Vc)/( 1pixel×Vo)

 

要想成像條件好，需要橫向分辨率和縱向分辨率相等

 

Lo/Hc=Vo/Vc

 

二，線掃速度的計(jì)算

根據(jù)“橫向和縱向的分辨率相等”的原則，得到公式如下：Lo/Hc=Vo/Vc

則相機(jī)的線掃描速率為：Vc =(Hc ×Vo)/( Lo)，其中Hc是線陣相機(jī)的每線像素?cái)?shù)， Lo目標(biāo)物的寬幅，Vo目標(biāo)物運(yùn)行速率；

 

三，線陣相機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)

 resolution: 像素?cái)?shù)， 傳感器上有多少個像元。

 

 MAX DATA RATE（應(yīng)該叫相機(jī)時鐘吧）： 意思是相機(jī)每秒可以采取最大的數(shù)據(jù)量

 

 Linerate 行頻： 意思是每秒鐘相機(jī)最大可以采取多少行影像

比如線掃相機(jī)中一行的像素為8192，每秒可以獲得的最大數(shù)據(jù)量是160Mhz

 

則行頻為：160000000/8192=19000  line/sec

 

也可以理解為：

 

 

 

 四，實(shí)例說明

電子銅帶寬度450mm,生產(chǎn)線速度120米/分=120000mm/60s=2000mm/s，需要檢測的最小缺陷是0.2mm；

 

橫向的分辨率的計(jì)算選擇線掃相機(jī)的分辨率：450/Hc=0.2mm/pixel------->Hc=450/0.2=2250,但是真正的相機(jī)拍照，直接達(dá)到這和精度是有難度的，所以選型一般是Hc=450/0.2*2=4500，按照相機(jī)的分辨率的規(guī)律，可以選擇4096像素的線掃相機(jī)；

 

縱向的選擇（關(guān)鍵參數(shù)是線掃相機(jī)的行頻）：

 

根據(jù)上面的選型可以得到橫向的分辨率：450mm/4096pixel=0.11mm/pixel

 

如果需要行和列的分辨率相等，則需要(2000mm/s)/(0.11mm/pixel)=18181line, 這樣就可以推算出行頻（意思是每秒鐘相機(jī)最大可以采取多少行影像）滿足18181line；

 

綜上所述，相機(jī)的選型可以為行向分辨率4098，行頻為19000的線掃相機(jī)即可。