关键要点
- 线扫描技术一次构建一行像素的图像，以检查移动的幅材和旋转物体。
- 区域扫描相机在单次曝光中捕获完整的二维帧。
- 选择正确的传感器类型完全取决于传送带速度和所检查物体的形状。
选择错误摄像头的陷阱
在机器视觉中选择错误的图像采集方法有点像选择驾驶校车进行日常通勤。你最终会到达你要去的地方，但在整个过程中需要更长的时间，成本更高，并引起挫折。
线扫描和区域扫描相机具有相同的通用性，捕获图像以自动化执行视觉任务，但它们的流程和方法完全不同。
什么是线扫描相机？其主要用途是什么？
线扫描相机捕获单行像素。当物体移动经过传感器时，相机反复触发以一次构建一行像素的图像，将这些行拼接在一起以形成无缝图像。最新的线扫描成像仪每条线 500 至 8，000 像素不等，速度高达每秒 67，000 行。
线扫描擅长的应用：
- 连续网材料： 纸、薄膜、箔、纺织品和无纺布
- 圆柱形表面： 相机有效“展开”表面的罐、管和辊
- 大型平面物体： 太阳能电池板、玻璃板、金属板和 PCB 比单面阵扫描视场更宽
- 高速生产： 以超过每秒 2 米的速度运行的线路，其中面阵扫描需要不切实际的频闪照明
线扫描相机捕获一行像素并将其缝合以形成无缝图像。
面阵扫描相机在单个快照中捕获场景。
什么是面阵扫描相机以及何时取胜
面阵扫描相机在单次曝光中捕获图像。 这使得它成为检查离散部件或单个部件以及机器人引导和一般机器视觉应用的最常见和最灵活的选择。
传感器包含一个矩形像素阵列。在单个快照中，摄像机记录整个场景。全局快门传感器同时显示所有像素，冻结运动而不会失真。这种简单性解释了为什么面阵扫描仍然是大多数机器视觉安装的默认扫描。
面阵扫描相机应用包括：
- 离散部件的缺陷检测： 每个部件在没有运动同步的情况下单独捕获
- 机器人料箱拾取： 3D 元件定位和方位的单次成像
- 多个感兴趣区域的检查： 一张图像被分割用于多次缺陷检查，无需移动摄像机
- 低速或即停即走线路： 无需编码器，集成更简单
面阵扫描与线扫描：比较功能和应用
在测量连续物体时，线扫描相机的检测速度比面阵扫描传感器快 20 至 30 倍。然而，区域扫描相机与离散零件的集成更简单，并且在检查较小的视野时可以实现非常高的帧率。
| 面阵扫描相机 | 线扫描相机 | |
|---|---|---|
| 捕获方法 | 矩形传感器阵列的单次曝光 | 单个像素行的顺序捕获 |
| 图像构造 | 一个快照中的图像 | 从连续行拼接的图像 |
| 最大实际分辨率 | 每帧 2000 万至 6500 万像素 | 每行 4，096 至 16，384+ 像素（无限长度） |
| 平均速度 | 每秒 30 至 500 帧（全帧） | 每秒 20，000 至 67，000 条线路 |
| 运动要求 | 静态或中速物体 | 连续相对运动（摄像机或物体） |
| 同步 | 触发输入（外部或内部） | 用于速度匹配的编码器反馈 |
| 集成复杂性 | 下部 – 标准镜头、照明、安装 | 更高 – 需要精确的运动控制和线性照明 |
| 最佳应用类型 | 离散零件、存在/不存在、装配检测、料箱拾取、多个感兴趣区域 | 卷材检测，圆���形表面，高速连续线路 |
工程师犯的四个关键错误
在指定线扫描或区域扫描摄像机时，运动模糊、编码器不匹配和照明错误是三个最常见且成本最高的错误。通过适当的应用分析，每个错误都是可预测和可预防的。
| 为什么会发生 | 预防 | |
|---|---|---|
| 面阵扫描上的运动模糊 | 假设快速快门可以冻结移动速度超过每秒 2 米的网络 | 对于超过 2 m/s 的速度，使用线扫描系统 |
| 线扫描中的编码器不匹配 | 编码器脉冲和摄像机线速率之间的标定不当会导致图像拉伸或压缩 | 在生产前使用测试模式验证编码器分辨率和脉冲定时 |
| 用于面阵扫描的线性照明，用于线扫描的环形照明 | 使用为另一种摄像机类型设计的照明几何结构 | 使用均匀的线灯进行线扫描；使用环形灯或圆顶灯进行区域扫描 |
| 处理过载 | 低估高分辨率线扫描系统的数据速率 | 尽早计算带宽要求；指定适当的接口（GigE视觉、CoaXPress、相机链接 HS） |
线扫描系统通常需要通过编码器在摄像机线速和传送带速度之间进行精确同步。如果速度变化而没有匹配的线速率，图像会压缩或拉伸，从而扭曲测量结果。
专家见解：Jon Dizer，高级客户销售工程师
问：设置人们忽略的线扫描系统的常见方面是什么？
A: ”””部分方位，当然。如果在到达摄像机时无法使零件处于正确位置，那么您会遇到更多问题。大多数制造商没有适当的系统来旋转零件，而不会降低生产线速度或降低产量/处理量。这些系统存在，但它们通常难以适应现有线路。
AI 如何改变相机选择方程式
AI 通过处理零件外观、照明和缺陷呈现中的有机变化，使每种相机类型在其适当的应用领域内更有能力。
传统的基于规则的视觉系统需要对每个可能的缺陷变化进行显式编程。包括边缘 AI 和高级 AI 在内的 AI 工具通过从示例图像中学习来发现缺陷。这对于相机的选择很重要，因为AI 驱动相机可以容忍比传统系统更多的零件定位和外观变化。
专家见解：Jon Dizer，高级客户销售工程师
问：在实施 AI 系统之前，有人应该考虑什么，该技术将如何影响长期运营？
A: “虽然人工智能工具增强了机器视觉的能力，但没有替代图像采集。如果图像截然不同，即使对工作距离、照明或背景颜色的微小改变也需要完全重新编程。我们也越来越多的问题关于如何验证这些系统，如何在不影响AI模型的情况下调整校准标定程序，或者工具或传送带是否改变颜色。
随着线扫描系统变得越来越快，公司将能够使用先进的人工智能视觉工具，这之前已经造成了制造瓶颈。我们已经看到In-Sight 3900中的分段工具成为一个更可行的选择，因为我们可以快速运行它以跟上现代线路速度。
专家见解：Jon Dizer，高级客户销售工程师
问：面阵扫描相机在图像采集方面越来越快，这将如何改变这两种技术的应用？
A: “面阵扫描相机越来越快，使它们能够以更高的线速度运行，并扩大他们可以解决的应用程序数量，并模糊传统的线扫描与面阵扫描的区别。但当涉及到检查圆柱形，闪亮的目标时，如电池，瓶子，小瓶和标签，线扫描系统仍然是必不可少的。
区域和线扫描的未来：更少的 PC，更多的成像方法
机器视觉正变得越来越普遍。先进的成像方法、人工智能和图像传感器将逐渐从实验室转移到制造环境，扩大机器视觉的检测能力和能力。
- 短波长红外 （SWIR） 传感器可以检测更大范围内的光，使其能够清晰地通过气体、雾和灰尘。SWIR 还可以穿透某些材料，即使在包装后也能进行产品检测。
- 边缘 AI 处理将变得更加常规。早期的线扫描系统需要大量的图像数据，而 PC 需要处理这些数据。现代系统使用边缘 AI 计算数据，在硬件和软件进步之间，边缘 AI 将变得更加性价比。这一趋势将扩大边缘 AI 可以解决的应用范围，并逐渐吸收基于 PC 的机器视觉。
- 3D 剖析和高帧率面阵扫描将模糊传统的线与区域区别，允许线扫描处理大型组件，并允许面阵扫描处理连续网络。由于区域扫描机器视觉系统具有更先进的成像传感器，他们将能够以更高的帧率处理信息，有效地模拟线扫描系统。
制造工程师将需要新的技能，包括用于边缘部署的 AI 模型训练、多光谱数据解释、高带宽接口规格（例如光纤上的 CoaXPress）以及线、区域和 3D 成像的混合集成。
面阵扫描和线扫描：您如何选择？
- 连续高速运动？ 如果连续产品流量下您的线运行速度超过每秒约 2 米，线扫描几乎始终是答案。
- 长或连续的物体尺寸？ 如果您检查幅材、管道、轨道或卷对卷材料，线扫描可无缝处理需要拼接面阵扫描的无限长度。
- 具有高分辨率的宽视场 （视场）？ 线扫描通过增加每行的像素数来保持任何宽度的分辨率。面阵扫描分辨率根据传感器尺寸确定。
- 中等速度的离散零件？ 面阵扫描为大多数离散元件检测应用提供更简单的集成、更低的成本和更轻松的部署。
专家见解：Jon Dizer，高级客户销售工程师
“几乎任何时候你有一个非常宽的视场，用户低估了获得与线面阵扫描相机扫描相机的数量。 线扫描相机 当然，使用特定方法通常有特定应用的原因，但严格来说，在分辨率方面 - 你需要找到的最小缺陷大小 - 数学几乎总是指向使用线扫描进行大型视场检查。
确定图像采集的最佳方法是选择机器视觉系统的早期步骤。无论您是在实施第一个机器视觉系统还是扩展现有的检测线，值得信赖的机器视觉系统供应商都可以指导您完成整个过程。