要点
- ラインスキャン技術は、移動するウェブや回転する物体を検査するために、一度に1列のピクセルの画像を構築します。
- エリアスキャンカメラは、1回の露出で完全な2次元フレームをキャプチャします。
- 正しいセンサタイプを選択するかどうかは、コンベアの速度と検査する物体の形状に完全に左右されます。
間違ったカメラを選ぶことの落とし穴
マシンビジョンで間違った画像画像取り込み方法を選択することは、毎日の通勤のためにスクールバスを運転することを選択するようなものです。最終的にはどこに行くかがわかりますが、それにはより長くかかり、コストがかかり、プロセス全体で不満を引き起こします。
ラインスキャンカメラとエリアスキャンカメラは、同じ汎用性があり、ビジュアルタスクを自動化するために画像をキャプチャしますが、そのプロセスと方法はまったく異なります。
ラインスキャンカメラとその主な用途
ラインスキャンカメラは、1行のピクセルをキャプチャします。オブジェクトがセンサーを通過すると、カメラは繰り返しトリガーして、一度に1列のピクセルの画像を作成し、これらの列を縫い合わせてシームレスな画像を形成します。最新のラインスキャンイメージャは、ラインあたり500～8,000ピクセルで、最大67,000ライン/秒に達する速度です。
ラインスキャンが優れているアプリケーション：
- 連続ウェブ素材： 紙、フィルム、箔、織物、不織布
- 円筒面： カメラが効果的に表面を包み込む缶、パイプ、ローラー
- 大きな平面オブジェクト： ソーラーパネル、ガラスシート、金属プレート、PCBが単一エリアスキャン視野よりも広い
- 高速生産： 2メートル/秒を超える速度で動作するラインで、エリアスキャンには実用的でないストロボ照明が必要
ラインスキャンカメラは、1列のピクセルをキャプチャし、それらを縫い合わせてシームレスな画像を形成します。
エリアスキャンカメラは、1つのスナップショットでシーンをキャプチャします。
エリアスキャンカメラとは何か、そしていつ勝つか
エリアスキャンカメラは、1回の露光で画像をキャプチャします。 これにより、ロボットロボットガイダンスや一般的な画像処理アプリケーションだけでなく、個別の部品や個々のコンポーネントを検査するための最も一般的で柔軟な選択肢になります。
センサーには長方形のピクセル配列が含まれています。単一のスナップショットで、カメラはシーン全体を録画します。グローバルシャッターセンサーはすべてのピクセルを同時に露出し、歪みのない動きを凍結します。このシンプルさは、ほとんどのマシンビジョン設置においてエリアスキャンがデフォルトのままである理由を説明します。
エリアスキャンカメラアプリケーションには、以下が含まれます。
- ディスクリート部品の欠陥検出： モーション同期なしで各パーツを個別にキャプチャ
- ロボットビンピッキング： 3D 部品の位置と向きのシングルショット画像処理|画像形成|画像生成
- 複数の対象領域を持つ検査： カメラを動かさずに、複数の欠陥チェック用に1つの画像がセグメント化
- 低速ラインまたはストップアンドゴーライン： エンコーダーを必要としないシンプルな組み込み
エリアスキャンとラインスキャン：機能とアプリケーションの比較
ラインスキャンカメラは、連続物体を測定する際に、エリアスキャンセンサーよりも20～30倍速い検査速度を実現します。しかし、エリアスキャンカメラは、ディスクリート部品とのより簡単な組み込みを提供し、より小さな視野を検査するときに非常に高いフレームレートを達成することができます。
| エリアスキャンカメラ | ラインスキャンカメラ | |
|---|---|---|
| キャプチャ方法 | 長方形のセンサアレイの単回露出 | 単一ピクセル列のシーケンシャルキャプチャ |
| 画像作成 | 1つのスナップショットの画像 | 連続する行からステッチされた画像 |
| 最大実用解像度 | フレームあたり20～65メガピクセル | 4,096～16,384ピクセル/ライン（無限長） |
| 平均速度 | 30～500フレーム/秒（フルフレーム） | 20,000～67,000ライン/秒 |
| モーション要件 | 静的または中程度の速度のオブジェクト | 連続相対動作（カメラまたは物体） |
| 同期 | トリガー入力（外部または内部） | 速度マッチングのためのエンコーダフィードバック |
| 組み込みの複雑さ | 下部 – 標準レンズ、��明、取り付け | 高 – 正確なモーションコントロールとリニア照明が必要 |
| 最適なアプリケーションタイプ | ディスクリート部品、有無、アセンブリ検査、ビンピッキング、複数対象領域 | ウェブ検査、円筒面、高速連続ライン |
エンジニアが犯す4つの重大なミス
モーションブラー、エンコーダーの不一致、照明エラーは、ラインスキャンカメラまたはエリアスキャンカメラを指定する際の、最も一般的な3つのコストのかかるミスです。適切なアプリケーション分析により、各ミスを予測し、防止できます。
| なぜ起こるのか | 予防 | |
|---|---|---|
| エリアスキャン上のモーションブラー | 高速シャッターが毎秒2メートル以上の速度で動くウェブを凍結できると仮定する | 2m/sを超える速度でラインスキャンシステムを使用する |
| ラインスキャンでのエンコーダの不一致 | エンコーダパルスとカメララインレート間の不適切なキャリブレーションは、画像のストレッチまたは圧縮を引き起こします | 生産前にテストパターンを使用してエンコーダ分解能とパルスタイミングを検証 |
| エリアスキャン用リニア照明、ラインスキャン用リングライト | 一方のカメラタイプで他方のカメラタイプ用に設計された照明形状を使用する | ラインスキャンには均一なラインライトを使用し、エリアスキャンにはリングライトまたはドームライトを使用します。 |
| 処理過負荷 | 高解像度ラインスキャンシステムからのデータレートの過小評価 | 帯域幅要件を早期に計算し、適切なインタフェース（GigEビジョン、CoaXPress、カメラリンク HS）を指定します。 |
ラインスキャンシステムでは、通常はエンコーダーを介して、カメララインレートとコンベア速度の間で正確な同期が必要です。ラインレートを一致させずに速度が変化すると、画像が圧縮または伸張し、測定値がゆがみます。
専門家の洞察：Jon Dizer、シニアアカウントセールスエンジニア
Q：人が見落としているラインスキャンシステムを設定する一般的な側面は何ですか？
A: 部品の向きは、間違いなく。カメラに到達するまでに適切な位置に部品が配置できない場合は、ライン上でより多くの問題が発生します。ほとんどのメーカーは、ライン速度を遅くしたり、スループットを低下させることなく部品を回転させるシステムを導入していません。これらのシステムは存在しますが、それらはしばしば既存のラインに収まるのが難しいです。
AIがカメラの選択方程式を変更する方法
AI は、パーツの外観、照明、欠陥表示の有機的な変化を処理することで、適切なアプリケーション領域内で各カメラタイプをより効果的に機能させます。
従来のルールベースのビジョンシステムには、欠陥のばらつきの可能性に対して明示的なプログラミングが必要です。Edge AI や Advanced AI などの AI ツールでは、サンプル 画像から学習することで欠陥を検出できます。AI AI搭載のカメラは、従来のシステムよりもパーツの位置決めや外観のばらつきに耐えられるため、カメラの選択は重要です。
専門家の洞察：Jon Dizer、シニアアカウントセールスエンジニア
Q：AIシステムを導入する前に、誰かが考慮すべきことは何ですか？その技術は長期的な運用にどのように影響しますか？
A: AIツールはマシンビジョンの機能強化する、向上するしますが、画像画像取り込みに代わるものはありません。ワーキングディスタンス、照明、背景色にわずかな変更があっても、画像が大きく異なる場合は、完全な再プログラムが必要になることがあります。また、これらのシステムを検証する方法、AIモデルに影響を与えずにキャリブレーション手順を調整する方法、工具やコンベヤベルトの色が変わるかどうかについても質問があります。
ラインスキャンシステムが高速化するにつれて、企業は以前は製造のボトルネックとなっていたであろう高度なAIビジョンツールを使用できるようになる。In-Sight 3900のセグメントツールは、最新のライン速度に追いつくのに十分な速さで実行できるようになった今、はるかに実行可能なオプションになっています。
専門家の洞察：Jon Dizer、シニアアカウントセールスエンジニア
Q：エリアスキャンカメラは画像画像取り込みの速度が上がりつつありますが、両方のテクノロジーのアプリケーションはどのように変化するのでしょうか？
A: 米軍事省エリアスキャンカメラは、より高速で高速に動作し、従来のラインスキャンとエリアスキャンの区別を解決し、ぼやけることができるアプリケーションの数を増やすことができます。しかし、バッテリー、ボトル、バイアル、ラベルなどの円筒形の光沢のあるターゲットの検査に関しては、ラインスキャンシステムは依然として不可欠です。
エリアスキャンとラインスキャンの未来：より少ないPC、より多くの画像処理|画像形成|画像生成方法
マシンビジョンはより一般的になってきています。高度な画像処理|画像形成|画像生成方法、AI、イメージセンサーは、ラボから製造環境へと徐々に移行し、マシンビジョンの検査能力と能力を拡大します。
- 短波長赤外線（SWIR）センサは、はるかに広い範囲の光を検出できるため、ガス、ミスト、粉塵を透過できます。SWIRは、特定の材料に浸透することもでき、包装された後でも製品検査を可能にします。
- エッジAI処理はより日常的になるだろう。初期のラインスキャンシステムでは、大量の画像データと、そのデータを処理するためのPCが必要でした。現代のシステムでは、Edge AIを使用してデータを計算し、ハードウェアとソフトウェアの進歩の間で、Edge AIはより安価なになります。この傾向は、エッジAIが解決できるアプリケーションを広げ、徐々にPCベースのマシンビジョンを吸収します。
- 3Dプロファイリングと高フレームレートのエリアスキャンは、従来のラインとエリアの区別を曖昧にし、ラインスキャンで大きなコンポーネントを処理でき、エリアスキャンで連続ウェブを処理できます。エリアスキャンマシンビジョンシステムは、より高度な画像処理|画像形成|画像生成センサーを備えているため、より高いフレームレートで情報を処理でき、ラインスキャンシステムを効果的にエミュレートできます。
製造エンジニアは、エッジ設置のためのAIモデル学習、マルチスペクトルデータ解釈、高帯域幅インタフェース製品仕様（CoaXPress-over-Fiberなど）、ライン、エリア、3D画像処理|画像形成|画像生成のハイブリッド組み込みなどの新しいスキルを必要とします。
エリアスキャンとラインスキャン：どのように選択しますか？
- 連続した高速動作？ ラインが連続した製品フローで毎秒約2メートルを超える速度で動作する場合、ラインスキャンがほぼ常に答えとなります。
- 長い、または連続的な物体寸法？ ウェブ、パイプ、レール、またはロールツーロールの材料を検査する場合、ラインスキャンはエリアスキャンでステッチングが必要な領域で、無限の長さをシームレスに処理します。
- 高解像度の広い視野（視野）? ラインスキャンは、行あたりのピクセル数を増やすことで、任意の幅にわたって解像度を維持します。エリアスキャン解像度は、センサーサイズによって固定されます。
- 中程度の速度でディスクリート部品？ エリアスキャンは、ほとんどのディスクリート部品検査アプリケーションに対して、より簡単な組み込み、低コスト、および容易な設置を提供します。
専門家の洞察：Jon Dizer、シニアアカウントセールスエンジニア
本当に広い視野を持っているとき、ユーザーはラインスキャンカメラと同じ解像度を得るために必要なエリアスキャンカメラの量を過小評価しています。 ラインスキャンカメラ もちろん、通常、特定の方法を使用する特定用途の理由がありますが、厳密には解決という観点から、最小欠陥サイズを見つける必要があります。数学は、ほとんどの場合、大きな視野検査にラインスキャンを使用することを指しています。
画像画像取り込みの最適な方法を決定することは、マシンビジョンシステムを選択する初期ステップです。最初のマシンビジョンシステムを実装する場合も、既存の検査ラインを拡張する場合も、信頼できるマシンビジョンシステムサプライヤーがプロセスをガイドします。