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线扫系统及线扫镜头介绍

线扫镜头的介绍
       对于刚接触视觉成像的人员,听到线扫系统,线扫相机,线扫镜头,往往会有很多疑问,不知道该如何理解这些技术与产品。此文章将为用户解释线扫系统及线扫镜头的特点。
线扫系统的定义

       传统意义上,成像系统更多使用面阵相机,即相机的成像传感器为长方形,横纵尺寸上都有多个感光单元,可以采集一个方形区域的图像。使用面阵传感器的系统,我们可以统称为面阵系统。

图1:面阵系统示意图

       而使用扫相机的成像系统,成像传感器为长条形,多个感光单元排成一行,可以采集一个细长条形区域的图像。我们可以称之为线扫系统。

       当被检测物体与线扫系统有相对运动时,可以连续采集每一条数据,最终合成一张完整的图片。

图2:线扫系统示意图

线扫系统的由来
       一般来说,一项技术的普及原因是解决了问题。那线扫系统解决了哪些问题呢?
       在工业检测系统中,工业相机的分辨率越高,检测精度更高。一些追求高精度的应用中,线扫系统比面阵系统更具成本优势和技术优势。
       成像技术发展的几十年中,主流成像相机的分辨率通常为1K*1K,2K*2.5K。如果需要更高的分辨率,只能靠多个相机拼接的办法获得。在拼接系统里,图像拼接难度大、系统故障率高一直是个难以解决的难题。一般来说,在相同的检测精度下,线扫系统的相机数量更少,运行也更稳定,能比较好地解决这些问题。
       随着芯片的更新换代,市场上有了更高分辨率的面阵工业相机。如5K*5K,或者1亿分辨率的工业相机。以5K*5K的工业相机为例,其横向分辨率是5K,但依然跟主流的8K,16K线扫相机有较大的差距。而新推出的1亿分辨率的工业相机成本是比较高的,并且配套的镜头并不十分完善,配套成本较高。线扫系统依然是一个更优的选择。
       可以说,线扫系统以更低成本提高了系统精度,也提供了更稳定的检测系统。因此线扫系统在某些场合获得了广泛应用。

图3:面阵系统与线阵系统的工作原理

线扫系统的构成
       线扫系统的构成有:线扫镜头,线扫相机,线扫光源,处理系统……等。

图4:线扫系统主要组成部分

线扫系统的应用
       线扫系统的应用比较多,比较常见的有印刷检测,钞票检测,纺织品检测,铁路检测,公路检测等等。

出版印刷检测

纸币印刷质量检测

纺织品检测

铁道检测

线扫镜头介绍--线扫系统的核心部件之一

       线扫镜头,可理解为与线扫相机搭配使用的镜头。本质上说,线扫镜头跟面阵镜头没有区别。线扫镜头的特点是最大像面尺寸比较大,常见的成像尺寸有43.2mm,60mm,80mm等。因为这个特点,线扫镜头的常规参数往往难以达到设计效果,需要投入更多研发。

图9:线扫镜头参数

       随着检测水平的提高,对线扫镜头的要求也越来越高。但如何评价一个线扫镜头的性能却成为了一个难题,尤其是如何评价线扫镜头的成像质量。用户只能通过实拍测试的方法验证是否符合使用要求。实拍测试往往伴随着更高的时间成本,并且标准多样化,难以形成统一的标准。
       鉴于此,联合光科的线扫镜头采取的是标准设备实测的方法,为用户提供量化的数据。
       以我们的产品V8K系列举例:

产品介绍--GAOPTICS V8K系列线扫镜头

图10:高光光学V8K线扫镜头

       即使图10 列出这些参数,我们还是难以判断其性能,通常情况下,量化的数据更能说明线扫镜头的性能,更利于评估系统的性能。于是我们有了更详实的MTF测试报告。
       在一些中高端的线扫应用,用户会要求每个镜头都提供MTF实测报告,MTF涵盖了对比度、分辨率、空间频率、色差等相当丰富的信息,并且非常详细地表达了镜头中心和边缘各处的光学质量。
       以新产品V8K系列线620101为例,其MTF测试报告如下图所示:

       1. 对数越大,对比度越高,镜头的分辨率越高。

       2. 曲线越平滑,中心与边缘一致性越好。

图11:620101镜头 MTF测试数据

图12:镜头 MTF测试报告展示

       除了MTF数据,我们还提倡线扫镜头的畸变,相对照度等关键参数也需要量化,让用户能更准确评估其系统的水平。
总结
       在许多应用场景中,线扫系统能够以更低的成本获得更稳定的图像。线扫镜头作为线扫系统的重要组成部分,具有自身的特点,量化的数据更利于判断其性能。

图13:联合光科部分线扫产品&光源

       线扫系统中,联合光科可为您提供线扫镜头,线扫相机,线扫光源产品。如有需要,可随时联系我们,我们将竭诚为您服务。

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