线扫系统及线扫镜头介绍

联合光科

线扫镜头的介绍
对于刚接触视觉成像的人员，听到线扫系统，线扫相机，线扫镜头，往往会有很多疑问，不知道该如何理解这些技术与产品。此文章将为用户解释线扫系统及线扫镜头的特点。
线扫系统的定义
传统意义上，成像系统更多使用面阵相机，即相机的成像传感器为长方形，横纵尺寸上都有多个感光单元，可以采集一个方形区域的图像。使用面阵传感器的系统，我们可以统称为面阵系统。
图1：面阵系统示意图
而使用扫相机的成像系统，成像传感器为长条形，多个感光单元排成一行，可以采集一个细长条形区域的图像。我们可以称之为线扫系统。        当被检测物体与线扫系统有相对运动时，可以连续采集每一条数据，最终合成一张完整的图片。
图2：线扫系统示意图
线扫系统的由来
一般来说，一项技术的普及原因是解决了问题。那线扫系统解决了哪些问题呢？
在工业检测系统中，工业相机的分辨率越高，检测精度更高。一些追求高精度的应用中，线扫系统比面阵系统更具成本优势和技术优势。
成像技术发展的几十年中，主流成像相机的分辨率通常为1K*1K，2K*2.5K。如果需要更高的分辨率，只能靠多个相机拼接的办法获得。在拼接系统里，图像拼接难度大、系统故障率高一直是个难以解决的难题。一般来说，在相同的检测精度下，线扫系统的相机数量更少，运行也更稳定，能比较好地解决这些问题。
随着芯片的更新换代，市场上有了更高分辨率的面阵工业相机。如5K*5K，或者1亿分辨率的工业相机。以5K*5K的工业相机为例，其横向分辨率是5K，但依然跟主流的8K，16K线扫相机有较大的差距。而新推出的1亿分辨率的工业相机成本是比较高的，并且配套的镜头并不十分完善，配套成本较高。线扫系统依然是一个更优的选择。
可以说，线扫系统以更低成本提高了系统精度，也提供了更稳定的检测系统。因此线扫系统在某些场合获得了广泛应用。
图3：面阵系统与线阵系统的工作原理
线扫系统的构成
线扫系统的构成有：线扫镜头，线扫相机，线扫光源，处理系统……等。
图4：线扫系统主要组成部分
线扫系统的应用
线扫系统的应用比较多，比较常见的有印刷检测，钞票检测，纺织品检测，铁路检测，公路检测等等。
出版印刷检测	纸币印刷质量检测	纺织品检测	铁道检测
线扫镜头介绍--线扫系统的核心部件之一
线扫镜头，可理解为与线扫相机搭配使用的镜头。本质上说，线扫镜头跟面阵镜头没有区别。线扫镜头的特点是最大像面尺寸比较大，常见的成像尺寸有43.2mm，60mm，80mm等。因为这个特点，线扫镜头的常规参数往往难以达到设计效果，需要投入更多研发。
图9：线扫镜头参数
随着检测水平的提高，对线扫镜头的要求也越来越高。但如何评价一个线扫镜头的性能却成为了一个难题，尤其是如何评价线扫镜头的成像质量。用户只能通过实拍测试的方法验证是否符合使用要求。实拍测试往往伴随着更高的时间成本，并且标准多样化，难以形成统一的标准。
鉴于此，联合光科的线扫镜头采取的是标准设备实测的方法，为用户提供量化的数据。
以我们的产品V8K系列举例：
产品介绍--GAOPTICS V8K系列线扫镜头
图10：高光光学V8K线扫镜头
即使图10 列出这些参数，我们还是难以判断其性能，通常情况下，量化的数据更能说明线扫镜头的性能，更利于评估系统的性能。于是我们有了更详实的MTF测试报告。
在一些中高端的线扫应用，用户会要求每个镜头都提供MTF实测报告，MTF涵盖了对比度、分辨率、空间频率、色差等相当丰富的信息，并且非常详细地表达了镜头中心和边缘各处的光学质量。
以新产品V8K系列线620101为例，其MTF测试报告如下图所示：        1. 对数越大，对比度越高，镜头的分辨率越高。        2. 曲线越平滑，中心与边缘一致性越好。
图11：620101镜头 MTF测试数据
图12：镜头 MTF测试报告展示
除了MTF数据，我们还提倡线扫镜头的畸变，相对照度等关键参数也需要量化，让用户能更准确评估其系统的水平。
总结
在许多应用场景中，线扫系统能够以更低的成本获得更稳定的图像。线扫镜头作为线扫系统的重要组成部分，具有自身的特点，量化的数据更利于判断其性能。
图13：联合光科部分线扫产品&光源
线扫系统中，联合光科可为您提供线扫镜头，线扫相机，线扫光源产品。如有需要，可随时联系我们，我们将竭诚为您服务。