Wann sollte man eine trilineare Zeilenkamera wählen?

Wenn Sie ein industrielles Bildverarbeitungssystem bauen, das Hochgeschwindigkeits-Farbbildgebung erfordert und nur wenig Platz zur Verfügung hat, können Sie zwischen trilinearen, bilinearen oder Prismenkameras wählen. Dieser Blog erklärt, wann eine trilineare Kamera die beste Wahl ist.

Trilineare Zeilenkameratechnik

Bei der trilinearen Technologie werden drei separate Bildzeilen zur Erfassung von RGB-Bildern verwendet. In der Vergangenheit wurden drei verschiedene Zeilensensoren so nah wie möglich beieinander montiert, aber heute verfügen die meisten Kameras über einen einzigen Sensor mit drei eng beieinander liegenden Pixelzeilen. Jede Zeile ist mit Polymer-Farbfiltern über ihren Pixeln ausgestattet, um eine der drei Grundfarben (Rot, Grün oder Blau) zu erfassen. Durch die Synchronisierung der Kamera mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Ziels können die Zeilen, die beim Vorbeifahren des Ziels an der Kamera erfasst werden, zu einer 2D-Pixelreihe kombiniert werden, die aus R-, G- und B-Werten besteht.

Wann ist eine trilineare Kamera die beste Option für Ihre Bildverarbeitungsanwendung?

• Wenn der Preis der Kamera ein wichtiger Entscheidungsfaktor ist: Vor allem jetzt, da die meisten trilinearen Kameras um einen einzigen Mehrzeilensensor herum aufgebaut sind, bieten trilineare Kameras eine preiswertere Option zu Prismenkameras. Zusätzlich zu den niedrigeren Kamerakosten bieten Standard-Objektive auch Einsparungen gegenüber den Objektiven, die für Prismenkameras korrigiert sind. Insgesamt kann dies zu Einsparungen von 50 % gegenüber einer vergleichbaren Prismenkamera führen. Es ist jedoch zu beachten, dass verschiedene Faktoren wie die Notwendigkeit, eine höhere Beleuchtungsintensität zu verwenden, und die schnellere Abnutzung von Polymerfiltern im Vergleich zu Prismen viele dieser Kosteneinsparungen über die Lebensdauer des Systems zunichte machen können.
• Wenn Ihre Anwendung Hochgeschwindigkeitsaufnahmen erfordert: Trilinear-Kameras sind bekannt für ihre Fähigkeit, echte RGB-Bilddaten mit hohen Zeilenraten zu liefern. Die neuesten 2K-Modelle (2048 Pixel pro Zeile) können mit einer Geschwindigkeit von 44 kHz (44 Tausend Zeilen pro Sekunde) arbeiten.
• Wenn Sie eine annähernd rechtwinklige Ausrichtung garantieren können: Wenn trilineare Kameras relativ zum Ziel gekippt werden, ändert sich der Abstand zwischen dem Objekt und jeder der drei Sensorzeilen, wodurch sich die von jeder Zeile auf dem Ziel abgedeckte Länge leicht verändert. Wenn die Neigung gering ist, können Kompensationsalgorithmen in der Kamera Korrekturen vornehmen. Bei größeren Winkeln kann der Versatz jedoch Farbsäume ("Halos") oder andere Artefakte im Bild erzeugen. Eine trilineare Kamera ist am leistungsfähigsten, wenn der Winkel zum Ziel nahe der Senkrechten liegt und nicht häufig geändert werden muss.
• Wenn Sie auf einer flachen Oberfläche mit minimalen Unebenheiten arbeiten: Da die drei Zeilen, die zur Erfassung der vollständigen RGB-Informationen erforderlich sind, zu leicht unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst werden müssen, können Wellen oder andere Oberflächenvibrationen dazu führen, dass das Ziel bei der Erfassung jeder Zeile näher oder weiter entfernt ist. Dies kann zu Pixelabweichungen und "Halos" führen, wie oben beschrieben. Ebenso können diskrete Objekte, die bei der Bewegung auf einem Förderband wackeln oder rollen, zu Unstimmigkeiten zwischen den drei erfassten Linien führen. Die besten Ergebnisse erzielen Sie mit trilinearen Kameras, wenn das Ziel flach ist und die Schwankungen gering sind.
• Wenn sich alle Objekte vor dem Bild mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen: Ein räumlicher Ausgleich ist erforderlich, um scharfe Kanten zu erzeugen, da die Objekte die verschiedenen Farblinien nacheinander durchlaufen. Mit diesem Ausgleich, der auf einer Referenzgeschwindigkeit basiert, kann eine Kantenschärfe erreicht werden, die mit der von Prismenkameras vergleichbar ist. Wenn jedoch die Objektgeschwindigkeiten variieren, wie z. B. bei Körnern oder Reis in einer Sortiermaschine, können die Algorithmen zur räumlichen Kompensation Halo-Effekte nicht vollständig beseitigen. In solchen Fällen sind bi-lineare Zeilensensoren im Vorteil, da ihre eng ausgerichteten Pixelarrays die Kompensationsfehler im Vergleich zu trilinearen Sensoren verringern.
• Wenn Ihr System eine kleine und leichte Kamera mit geringem Stromverbrauch erfordert: Trilineare Kameras sind in der Regel kleiner als Prismenkameras, bei denen das Prisma und mehrere Bildsensoren untergebracht werden müssen. Außerdem ist eine Prismenkamera aufgrund ihrer Größe und der separaten Steuerung von drei Bildsensoren natürlich schwerer und benötigt mehr Strom für den Betrieb.

Anwendungsbeispiele

Hier sind einige Anwendungen, für die die trilinearen Kameras der Sweep-Serie besonders geeignet sind:

Sortieren von Obst und Gemüse
nach Farbe, Größe, Form und
Oberflächenbeschaffenheit.

Sortierung von Holz nach Farbe
und Maserung, Farbabgleich bei
Laminaten und anderen Bodenbelägen.

Qualitäts- und Materialsortierung
von Recyclingglas nach Granulatgröße
und -transparenz, Farbtrennung zur
Wiederverwendung in Glasprodukten

Prüfung von farbigen Druckerzeugnissen
auf Druckmaschinen, einschließlich
Zeitschriften, Broschüren, Flyern,
Verpackungen usw.

Hochgeschwindigkeitsinspektion
von rollenbasierten Produkten wie
Farbfolien, Kunststoffen, Textilien,
Dachmaterialien und mehr.

Farbgleichmäßigkeit auf Waferoberflächen,
Prüfung von Wafern und andere
Prüfungen von Wafern/IC-Defekten.

Sortieren von Kleinteilen nach
Farben, Prüfen von Widerstandswerten,
Überprüfen der Verdrahtung und
Platzierung von Bauteilen auf Leiterplatten.

Inspektion von Fliesen auf
Farbgleichmäßigkeit und Fehler in der Glasur.