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1、PC-based架構的線掃描(Line-scan)影像檢測系統機械視覺應用在各種產業的生產製造及品質檢測已是行之有年,利用機械視覺可以提昇檢測精度或加速生產速度因此逐漸變成是許多生產檢測設備必備的一環.目前市面上的影像檢測系統大多採用面掃描(Area-scan)的攝影機進行影像的擷取及分析,但是隨著產品尺寸的加大(例如:PCB,LCD面板,晶圓),提高產能及精度的要求下,面掃描攝影機的解析度及取像速度無法滿足這些要求的事實開始浮上?面,而系統業者也開始意識到線掃描(Line-scan)攝影機的解析度及取像速度才能滿足這些時勢所驅的產業需求.但是線掃描的檢測系統是必需利用運動速度
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的設計者而言,要跨入線掃描影像檢測系統除了要暸解線掃描系統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架構及主要元件:目前線掃描系統架構除了控制的主機系統及機構外,主要元件分為視覺及運動控制兩大主軸.視覺主要元件包括:線性掃描(Line-scan)攝影機,鏡頭(Lens),燈源(Lighting),影像擷取卡(FrameGrabber).運動控制的部份則可能包括:馬達,馬達驅動器,運
3、動控制卡或PLC,有時會搭配感測器(Sensor)或位置比對器作物件到位偵測輔助.就控制主機系統來說除了運動控制外,主要的工作內容可能就是在於影像資料的擷取及運算,而這部份大概就已經佔據系統絕大部份的資源及運算能力,就目前市面上的線掃描影像檢測系統而言,許多大型線掃描系統甚至是一台系統機去專門處理一台高解析線掃描攝影機擷取的資料量,以滿足客戶對整個系統檢測運算的時間及精度需求.當然這只是其中一種應用架構上的規劃方式,而對於線掃描可以應用的檢測範圍日益廣泛的趨勢下,各種應用對於系統的規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的使用者作為參考. 線掃描攝影機(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的使用者在挑選Line-scanCamera時,大多只注意到解析度是否能夠符合系統的目標精度需求,而忽略了Line-scanCamera本身的介面規格會影響影像擷取卡的選擇性,另外Camera的設計特性究竟適不適合系統的需求,Line-scanCamera的掃描頻率(Line-Rat
5、e)的計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.資料介面目前數位工業攝影機及影像擷取卡的資料介面標準包括: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,但因為攝影機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接板才行).§ChannelLink的介面原本是用來作數位平面顯示器資料傳輸的標準(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位資料,而它其實也就是CameraLink標準的前身因此資料格式也就與CameraLink相容,差異在於由於當時並未定義出標準接頭形式,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的標準是由數家工業攝影機及影像卡大廠共同製定出來的,標準的本身是基於ChannelLink的特性,並定義出標準的接
7、頭也就是訊號線也標準化了,讓Camera及影像卡的訊號傳輸更簡單化了,同時定義出基本架構(BaseConfiguration),中階架構(MediumConfiguration),及完整架構(FullConfiguration)的訊號接腳規範以及傳輸資料量.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本身的資料產生頻率都不會大於60MHz,也許你會懷疑那麼為什麼有的機種可以到80MHz,160MHz甚至
