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把高速CMOS线阵相机(线扫描)从采集卡中解放出来

2017-06-21 14:53:48 Lionel Touchart,Tracy Dai 阅读:
几十年来,基于单线和双线图像传感器的线阵相机,已在高清抓拍高速运动物体的机器视觉应用中站稳脚跟。但这些相机绝大多数适合固定着扫描连续运动的材料,如金属板、塑料或纸张。但是,很多应用也需要相机移动,如路面检测以及铁路轨道检查等应用。
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在高速应用中,与使用二维面阵图像传感器的相机相比,线扫描相机的性能更好一些。用来表示线传感器抓拍图像并将图像传输分析的参数“行频”,最高可达千赫kHz。获益于发展到200KHZ的现代CMOS技术,检测速度有很大的提升。

在机器视觉领域,采用CMOS技术提升缺陷检测精确度并进行色彩分析,一直是一个不断增长的全球趋势。这就要求实现更高的数据吞吐量。然而,OEM及其客户同时需要降低检测系统的实施成本,以维护其在极具挑战性市场内的竞争优势。这一趋势导致客户追求更简单,性价比更高的组件设计来降低组件的数量。采集设备一直是视觉链中较为复杂,且价格高昂的组件之一,作为表面缺陷检测图像领域的领导者,Teledyne e2v也一直致力于帮客户减少使用采集设备的方案。

线阵相机采集的图片,需采用特定相关视觉系统的图像处理应用软件进行分析,采集卡提供图像处理软件与相机之间的接口。当系统需要多台相机时,图像采集链会变得相当复杂。

简便性是高效成像系统的关键因素,因此减少采用采集卡的方法,可降低成本和技术复杂性。在接口方面,为了满足图像从相机传输到处理平台时的吞吐量需求,有多种方式可选。但是,往往也存在设计或成本方面的挑战,例如:GigE Vision接口的线阵相机,可以满足减少采集卡的设计和成本需求,但是带宽满足不了彩色图像的高数据吞吐量需求。其他采集卡接口,如Camera Link, Camera Link HS和CoaxPress,可以满足带宽需求,但是受到系统和布线成本的制约。

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Teledyne e2v的EliiXA+系列多线CMOS技术行扫描相机可实现4.096的像素分辨素。

在高速线阵扫描应用中,要同时解决带宽限制及成本需求,则有赖于快速兴起的NBASE-T接口,减少采集设备。

NBASE-T规范定义了一种新型以太网协议,这种协议提高了双绞线布线速度,使其超过了1Gbps的设计限值,可在100米以内的距离内,支持2.5, 5和10Gbps的速度。NBASE-T技术最初是针对电信应用开发的革新性技术,目的是增加带宽、低成本布线并与GigE Vision协议兼容,该技术自然促进了高性能成像领域的发展。

Teledyne e2V已与加拿大Pleora Technologies公司建立合作伙伴关系,在其两大线阵相机系列(EliiXA+系列和UNiiQA+系列)中采取全新的NBASE-T接口,可支持0.5K~16K范围内的任何分辨率,之前这两个相机系列有Camera Link和CoaxPress两种接口。

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Teledyne e2v的UNiiQA+ 单线CMOS技术,像素分辨率为4.096

工业机器视觉相关及潜在应用

新型NBASE-T相机的高吞吐量这一特性,使得系统不需要采集设备即可得到高分辨率色彩信息。同时与Camera Link和CoaxPress接口的成本较高的布线方式相比,这一接口的布线成本低,更加灵活简单,更易于安装和维护。基于以太网技术的GigE Vision标准是独立于硬件接口的,这意味着现有的GigE Vision软件与该新型NBASE-T技术是完全兼容的。此外,我们估计供NBASE-T解决方案使用的网络接口控制器(NIC)的成本,有可能要比同类的Camera LINK和CoaxPress解决方案低数倍。

机器视觉系统供应商的观点

Raoul Kimmelmann,德国Rauscher(德国机器视觉解决方案供应商),他这样说道:

“我们看到了食品分类和印刷,胶片以及纸张等表面缺陷检测应用对NBASE-T线扫描相机的需求。依赖于此我们遵循了更高行速和彩色成像的趋势。”

“对于一些体积庞大的检测设备,需很高的带宽和很长的布线(超过10米,这对Camera Link解决方案而言,会变得非常困难且造价过高。在铝箔或纸张生产中,检测宽度可达8米以上,这意味着需要安装多台相机,NBASE-T接口针对网络设置提供很大的优势和便利,我们可得5Gbps,而无需改变网络设置。”

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