工业相机 - - 线阵相机

 

一、线阵相机的特点

 

1.线阵相机使用的线扫描传感器通常只有一行感光单元（少数彩色线阵使用三行感光单元的传感器）

 

2.线阵相机每次只采集一行图像

 

3.线阵相机每次只输出一行图像

 

4.与传统的面阵相机相比，面阵扫描每次采集若干行的图像并以帧方式输出

 

二、采集速度

 

线阵相机通常用行频为单位 KHz,如 12KHz 表示相机在 1 秒钟内最多能采集 12000 行图像数据

 

三、像元深度

 

像元深度定义了灰度由暗道亮的灰阶数,对于 8bit 的相机 0 代表全暗而 255 代表全亮。介于 0 和 255 之间的数字代表一定的亮度指标。10bit 数据就有 1024 个灰阶而 12bit 有 4096 个灰阶。 从 8bit 上升到 10bit 或者 12bit 的确可以增强测量的精度，但是也同时降低了系统的速度.

 

四、选型

 

1.计算分辨率；幅宽除以最小检测精度得出每行需要的像素。  

 

2.检测精度；幅宽除以像素得出实际检测精度。

 

3.扫描行数；每秒运动速度长度除以精度得出每秒扫描行数。

 

根据以上计算结果选择线阵相机  举例如下:如幅宽为 1600 毫米,精度 1 毫米,运动速度22000mm/s 相机; 分辨率:1600/1＝1600 像素,加上宽放,所以最少 2000 像素;选定分辨率为2K; 实际检测精度:1600/2000＝0.8 ; 扫描行数(行频):22000mm/0.8mm＝27.5KHz 综合:应选定相机为 2048 像素 ,行频28kHz 相机；

 

线扫相机的行频计算方法

 

一，变量的定义

首先设定以下变量：

（1）线阵相机的每线像素数（单位：pixel）：Hc

（2）目标物的宽幅（单位：m）：Lo

（3）目标物运行速率（单位：m/s）：Vo

（4）线阵相机线扫描速率（单位：Hz，即 线/s）：Vc

（5）扫描一帧图像目标物运行的时间（单位：s）：To

（6）扫描一帧图像线阵相机的扫描时间（单位：s）：Tc

（7）横向精度（每个像素代表的实际宽度）：PH

（8）纵向精度（每个像素扫描的实际长度）：PL

 

横向的扫描精度为：线阵相机的每线像素数/目标物的宽幅 即ph= Hc/( Lo)；

 

纵向扫描精度为：

 

[线阵相机线扫描速率（单位：Hz，即 线/s）*扫描一帧图像线阵相机的扫描时间（单位：s）]/

 

[目标物运行速率（单位：m/s）*扫描一帧图像目标物运行的时间（单位：s）]

 

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

 

要想成像条件好，需要横向分辨率和纵向分辨率相等

 

Lo/Hc=Vo/Vc

 

二，线扫速度的计算

根据“横向和纵向的分辨率相等”的原则，得到公式如下：Lo/Hc=Vo/Vc

则相机的线扫描速率为：Vc =(Hc ×Vo)/( Lo)，其中Hc是线阵相机的每线像素数， Lo目标物的宽幅，Vo目标物运行速率；

 

三，线阵相机的关键参数

 resolution: 像素数， 传感器上有多少个像元。

 

 MAX DATA RATE（应该叫相机时钟吧）： 意思是相机每秒可以采取最大的数据量

 

 Linerate 行频： 意思是每秒钟相机最大可以采取多少行影像

比如线扫相机中一行的像素为8192，每秒可以获得的最大数据量是160Mhz

 

则行频为：160000000/8192=19000  line/sec

 

也可以理解为：

 

 

 

 四，实例说明

电子铜带宽度450mm,生产线速度120米/分=120000mm/60s=2000mm/s，需要检测的最小缺陷是0.2mm；

 

横向的分辨率的计算选择线扫相机的分辨率：450/Hc=0.2mm/pixel------->Hc=450/0.2=2250,但是真正的相机拍照，直接达到这和精度是有难度的，所以选型一般是Hc=450/0.2*2=4500，按照相机的分辨率的规律，可以选择4096像素的线扫相机；

 

纵向的选择（关键参数是线扫相机的行频）：

 

根据上面的选型可以得到横向的分辨率：450mm/4096pixel=0.11mm/pixel

 

如果需要行和列的分辨率相等，则需要(2000mm/s)/(0.11mm/pixel)=18181line, 这样就可以推算出行频（意思是每秒钟相机最大可以采取多少行影像）满足18181line；

 

综上所述，相机的选型可以为行向分辨率4098，行频为19000的线扫相机即可。