RA-LSC-0551 Zeilenkamera mit 2048 Pixeln
Entwicklung und Bau der Kamera RA-LSC-0551 wurden im April 2016 abgeschlossen. Die RA-LSC-0551 ist eine monochrome Zeilenkamera mit 2048 Pixeln, die mit 1905 Hz arbeitet. Sie eignet sich zum Scannen von Objekten, zur Dickenmessung und zur Breitenmessung von Objekten auf einem Förderband. Spektrale Empfindlichkeit und technische Parameter finden Sie in diesem Abschnitt.
Auswahlhilfe
Breiten-, Dicken- und Kantenmessung an Produktionslinien
Größere Pixel bedeuten mehr Licht in kürzerer Zeit. Die Pixel der RA-LSC-0551 mit 14 μm × 14 μm haben die vierfache Fläche eines 7-μm-Pixels und sammeln daher bei gleicher Belichtung mehr Signal. Wir haben diese Kamera für die kontinuierliche Messung von Breite, Dicke und Kantenposition an Produktionslinien gebaut. Der CCD hat 2048 Pixel über 28.672 mm und liest 1905 Zeilen/s aus. Er bietet einen Dynamikbereich von 6000:1, einen 16-Bit-ADC und eine spektrale Empfindlichkeit von 400 bis 1000 nm.
- Sensor
- Linearer CCD-Array
- Effektive Pixel
- 1 × 2048
- Pixelgröße
- 14 μm × 14 μm
- Aktive Länge
- 28.672 mm
- Zeilenrate
- 1905.0 Hz
- Spektralbereich
- 400 nm bis 1000 nm
- Dynamikbereich
- 6000
- ADC-Auflösung
- 16 Bit
- Minimale Belichtungszeit
- 525 μs
- Maximale Belichtungszeit
- 17.5 min
Bei Hintergrundbeleuchtung fällt der Schatten des Objekts auf die 2048 Pixel. Bei einem Sichtfeld von 300 mm erfasst jedes Pixel 0.146 mm des Objekts, und die softwareseitige Auswertung bestimmt die Kante mit Subpixel-Genauigkeit. Mit 1905 Messungen pro Sekunde überwachen Sie die Breite lückenlos.
Betrachtet man die Kante von der Seite oder nutzt Lasertriangulation, wird die Dicke zu einer Verschiebung auf dem Sensor. Das 196-μm²-Pixel sammelt selbst bei 525 μs Belichtung genügend Signal. Der Dynamikbereich von 6000:1 hält die Kante trotz ungleichmäßiger Reflexionen sichtbar.
Während sich das Objekt unter der Kamera bewegt, setzen die Zeilen ein zweidimensionales Bild zusammen. Bei einem Sichtfeld von 300 mm erfasst jedes Pixel 0.146 mm; um ein gestrecktes oder gestauchtes Bild zu vermeiden, sollte sich das Objekt nicht schneller als etwa 279 mm/s bewegen. Dieses Bild reicht für Zählung und Fehlererkennung aus.
Der Sensor ist bis 1000 nm empfindlich, sodass auch Nahinfrarot-Beleuchtung möglich ist. Bei manchen Materialien zeigt sie einen anderen Kontrast als sichtbares Licht. Die Gain-Einstellung in 64 Stufen gleicht die unterschiedliche Empfindlichkeit des Sensors bei den einzelnen Wellenlängen aus.
Die Kantenposition einer Bahn oder eines Kabels wird alle 525 μs gemeldet. Mit einem Dynamikbereich von 6000:1 und 16-Bit-Ausgabe bestimmen wir die Kante selbst vor halbtransparentem Hintergrund mit Subpixel-Genauigkeit.
Ein Pixel mit 14 μm × 14 μm hat eine Fläche von 196 μm², viermal so viel wie ein 7-μm-Pixel. Bei gleicher Belichtung steigen gesammelte Ladung und Signal-Rausch-Verhältnis im selben Verhältnis. Das ist bei 1905 Zeilen/s wichtig, wo jede Zeile nur 525 μs dauert. Auf dem 28.672-mm-Sensor erfasst jedes Pixel bei einem Sichtfeld von 300 mm 0.146 mm des Objekts, bei 600 mm etwa 0.29 mm. Für ein zweidimensionales Bild sollte sich das Objekt pro Zeilenperiode um ein Pixel weiterbewegen – also höchstens etwa 279 mm/s bei 300 mm Sichtfeld oder 558 mm/s bei 600 mm. Bei der Breitenmessung gibt es diese Grenze nicht, da jede Zeile eine eigene Messung ist und Breitenänderungen innerhalb von 1 ms sichtbar werden. Der Dynamikbereich von 6000:1 entspricht etwa 12.6 Bit und wird vom 16-Bit-Wandler vollständig abgedeckt; der ADC begrenzt die Intensitätsauflösung also nicht.
Die Brennweite ergibt sich näherungsweise aus Arbeitsabstand × 28.672 mm ÷ Sichtfeldbreite. Bei einem Raster von 14 μm muss das Objektiv nicht so scharf sein wie für einen Sensor mit 7 μm. Die minimale Belichtungszeit bei 1905 Zeilen/s beträgt 525 μs, jede Zeile sammelt also während ihrer gesamten Periode Licht. Ihre Beleuchtung muss innerhalb einer halben Millisekunde genügend Signal liefern. Für statische Aufgaben bei wenig Licht kann die Belichtung bis zu 17.5 Minuten betragen. Die Version -I umfasst ein FPGA, Gain- und Offset-Einstellung, einen 16-Bit-ADC, USB mit 480 Mbit/s, einen Analogausgang und integrierten RAM und arbeitet von -10 bis +55 °C. Für dieselbe Geometrie mit 2376 Zeilen/s und Belichtungszeiten ab 1 μs sehen Sie sich die RA-LSC-0751 an.
| Parameter der USB-Zeilenkamera RA-LSC-0551 | Spezifikation |
|---|---|
| Sensor | Linearer CCD-Array |
| Pixelgröße | 14 μm x 14 μm |
| Pixelabstand | 14 μm |
| Zeilenbreite | 14 μm |
| Effektive Pixel | 1X2048 |
| Aktive Länge | 28.672 mm |
| Spektralbereich | 400 nm bis 1000 nm |
| Max. Pixelfrequenz | 4 MHz |
| Dynamikbereich | 6000 |
| PGA-Verstärkungsauflösung | 6 V/V – 64 Stufen |
| Auflösung des programmierbaren Offsets | 300 mV – 512 Stufen ± |
| Leistungsaufnahme | 1.5 W |
| Externe Versorgung | Nicht erforderlich |
| Betriebstemperaturbereich | −10 bis +55 °C |
| Betriebssysteme | Windows 64-Bit und Linux |
| Kommunikationsschnittstelle | USB2.0-Schnittstelle |
| Mehrere Kameras | Unterstützt |
| Gerätetreiber | Ja |
| Beispielcode | Matlab,LabView,C++,C#,VB.Net,Python |
| Leitfaden zur Kameraauswahl | RA-LSC-0551-I |
|---|---|
| Prozessor | FPGA |
| Gain-Einstellung | ✓ |
| Offset-Einstellung | ✓ |
| ADC-Auflösung | 16 Bit |
| USB-Geschwindigkeit | 480Mbit/S |
| Analogausgang | ✓ |
| Integrierter RAM | ✓ |
| Jitter | < 6.3 ns |
| Belichtung min. | 525 μs |
| Belichtung max. | 17.5 min |
| Belichtungsauflösung | 1 μs |
| Zeilenrate | 1905.0 Hz |
| Betriebstemperaturbereich | −10 bis +55 °C |
| Verfügbarkeit | 3 Tage nach Bestellung |