line scan 系統(tǒng)簡介

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1、PC-based架構(gòu)的線掃描(Line-scan)影像檢測系統(tǒng)機(jī)械視覺應(yīng)用在各種產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)製造及品質(zhì)檢測已是行之有年,利用機(jī)械視覺可以提昇檢測精度或加速生產(chǎn)速度因此逐漸變成是許多生產(chǎn)檢測設(shè)備必備的一環(huán).目前市面上的影像檢測系統(tǒng)大多採用面掃描(Area-scan)的攝影機(jī)進(jìn)行影像的擷取及分析,但是隨著產(chǎn)品尺寸的加大(例如:PCB,LCD面板,晶圓),提高產(chǎn)能及精度的要求下,面掃描攝影機(jī)的解析度及取像速度無法滿足這些要求的事實(shí)開始浮上?面,而系統(tǒng)業(yè)者也開始意識到線掃描(Line-scan)攝影機(jī)的解析度及取像速度才能滿足這些時(shí)勢所驅(qū)的產(chǎn)業(yè)需求.但是線掃描的檢測系統(tǒng)是必需利用運(yùn)動速度

2、才能取得面積影像,而這跟面掃描的影像檢測系統(tǒng)只要單純的曝光即可取得面積影像的工作原理是完全不同的,因此對於許多原本熟知面掃描影像檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者而言,要跨入線掃描影像檢測系統(tǒng)除了要暸解線掃描系統(tǒng)的工作原理及如何選擇主要元件外,最重要也最基本的還是如何得到正確且等比例的線掃描影像.?線掃描影像檢測系統(tǒng)架構(gòu)及主要元件:目前線掃描系統(tǒng)架構(gòu)除了控制的主機(jī)系統(tǒng)及機(jī)構(gòu)外,主要元件分為視覺及運(yùn)動控制兩大主軸.視覺主要元件包括:線性掃描(Line-scan)攝影機(jī),鏡頭(Lens),燈源(Lighting),影像擷取卡(FrameGrabber).運(yùn)動控制的部份則可能包括:馬達(dá),馬達(dá)驅(qū)動器,運(yùn)

3、動控制卡或PLC,有時(shí)會搭配感測器(Sensor)或位置比對器作物件到位偵測輔助.就控制主機(jī)系統(tǒng)來說除了運(yùn)動控制外,主要的工作內(nèi)容可能就是在於影像資料的擷取及運(yùn)算,而這部份大概就已經(jīng)佔(zhàn)據(jù)系統(tǒng)絕大部份的資源及運(yùn)算能力,就目前市面上的線掃描影像檢測系統(tǒng)而言,許多大型線掃描系統(tǒng)甚至是一臺系統(tǒng)機(jī)去專門處理一臺高解析線掃描攝影機(jī)擷取的資料量,以滿足客戶對整個系統(tǒng)檢測運(yùn)算的時(shí)間及精度需求.當(dāng)然這只是其中一種應(yīng)用架構(gòu)上的規(guī)劃方式,而對於線掃描可以應(yīng)用的檢測範(fàn)圍日益廣泛的趨勢下,各種應(yīng)用對於系統(tǒng)的規(guī)劃以及主要元件的挑選都會有所差異,因此筆者針對目前市面上的線掃描主要元件以及如何取到正確且等比例

4、的線掃描影像概略的作了些整理,提供有趣興或剛開始接觸線性掃描系統(tǒng)的使用者作為參考.?線掃描攝影機(jī)(Line-scanCamera)目前市面上的Line-scanCamera解析度從512,1024,2048,4096,8192,12288,16384畫素(pixels)都有,通常剛開始接觸線掃描系統(tǒng)的使用者在挑選Line-scanCamera時(shí),大多只注意到解析度是否能夠符合系統(tǒng)的目標(biāo)精度需求,而忽略了Line-scanCamera本身的介面規(guī)格會影響影像擷取卡的選擇性,另外Camera的設(shè)計(jì)特性究竟適不適合系統(tǒng)的需求,Line-scanCamera的掃描頻率(Line-Rat

5、e)的計(jì)算方式以及為什麼有些Line-scanCamera它可以掃描的速度可以提昇四倍甚至是八倍?1.資料介面目前數(shù)位工業(yè)攝影機(jī)及影像擷取卡的資料介面標(biāo)準(zhǔn)包括:RS-422,RS-644或稱LVDS(LowVoltageDifferentialSignaling),ChannelLink及CameraLink這幾種.§RS-422及RS-644(LVDS)的介面出現(xiàn)的較早,由於資料格式的特性因此訊號的介面接頭通常是68pin或100pin的高密度接頭,但因?yàn)閿z影機(jī)廠商定義的訊號接腳不盡相同而影像卡廠商各家的定義也不太一樣,因此在選擇好Camera及影像卡之後不概也不太會想要輕易

6、去變更(想想看要去接68pin或100pin的訊號線,換個可能就代表訊號線要重作或要再作個訊號轉(zhuǎn)接板才行).§ChannelLink的介面原本是用來作數(shù)位平面顯示器資料傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)(本身訊號格式也是LVDS),特性在於介面接腳減少了但是仍然可以傳輸大量的數(shù)位資料,而它其實(shí)也就是CameraLink標(biāo)準(zhǔn)的前身因此資料格式也就與CameraLink相容,差異在於由於當(dāng)時(shí)並未定義出標(biāo)準(zhǔn)接頭形式,因此各家廠商仍採用不同型式的接頭介面,訊號線仍然必需定製.§CameraLink的標(biāo)準(zhǔn)是由數(shù)家工業(yè)攝影機(jī)及影像卡大廠共同製定出來的,標(biāo)準(zhǔn)的本身是基於ChannelLink的特性,並定義出標(biāo)準(zhǔn)的接

7、頭也就是訊號線也標(biāo)準(zhǔn)化了,讓Camera及影像卡的訊號傳輸更簡單化了,同時(shí)定義出基本架構(gòu)(BaseConfiguration),中階架構(gòu)(MediumConfiguration),及完整架構(gòu)(FullConfiguration)的訊號接腳規(guī)範(fàn)以及傳輸資料量.2.Line-scanCamera的資料輸出形式目前的Line-scanCamera撇開解析度不談,通常Line-scanCamera本身的資料產(chǎn)生頻率都不會大於60MHz,也許你會懷疑那麼為什麼有的機(jī)種可以到80MHz,160MHz甚至