2048-Pixel-Zeilenkamera, Modell RA-LSC-0751
Entwicklung und Bau der Zeilenkamera RA-LSC-0751 wurden im Oktober 2015 abgeschlossen. Die RA-LSC-0751 ist eine monochrome Kamera mit 2048 Pixeln, elektronischem Verschluss und einer Zeilenrate von 2376 Hz. 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
Scannen schneller oder vibrierender Objekte, auch bei starkem Licht
Bewegt sich ein Objekt schnell oder vibriert es, verschmieren seine Kanten im Bild meist. Genau für diesen Fall haben wir die RA-LSC-0751 gebaut: Ihr elektronischer Verschluss verkürzt die Belichtung unabhängig von der Zeilenrate auf bis zu 1 μs. Der Sensor hat 2048 Pixel mit 14 μm × 14 μm auf einer aktiven Länge von 28.672 mm und arbeitet mit 2376 Zeilen/s. Die spektrale Empfindlichkeit reicht von 400 bis 1000 nm, und der Dynamikbereich von 6000:1 wird von einem 16-Bit-ADC erfasst.
- Sensor
- Linearer CCD-Array
- Effektive Pixel
- 1 × 2048
- Pixelgröße
- 14 μm × 14 μm
- Aktive Länge
- 28.672 mm
- Zeilenrate
- 2376 Hz
- Spektralbereich
- 400 nm bis 1000 nm
- Dynamikbereich
- 6000
- ADC-Auflösung
- 16 Bit
- Minimale Belichtungszeit
- 1 μs
- Maximale Belichtungszeit
- 35.5 min
Mit Hintergrundbeleuchtung misst die Kamera die Breite 2376-mal pro Sekunde – alle 421 μs ein neuer Wert. Bei einem Sichtfeld von 150 mm erfasst jedes Pixel 0.073 mm des Objekts, und die Software lokalisiert die Kante mit Subpixel-Genauigkeit. Die Objektgeschwindigkeit spielt hier keine Rolle, da jede Zeile eine eigene Messung ist.
Ein Objekt mit 1 m/s bewegt sich während einer Belichtung von 10 μs nur um 10 μm. Die Kante bleibt im Bild scharf, selbst wenn das Teil auf der Linie wackelt. Der Dynamikbereich von 6000:1 hilft, die Kante auf ungleichmäßig reflektierenden Oberflächen korrekt zu finden.
Durch das Aneinanderreihen der Zeilen entsteht ein 2D-Bild des bewegten Objekts. Bei einem Sichtfeld von 150 mm deckt jedes Pixel 0.073 mm ab; um ein gestrecktes oder gestauchtes Bild zu vermeiden, sollte sich das Objekt nicht schneller als etwa 173 mm/s bewegen. Die kurze Belichtung hält jede Zeile frei von Unschärfe.
In der Nähe heißer Prozesse oder von Laserquellen ist das Licht so stark, dass es einen Sensor leicht sättigt. Mit dieser Kamera können Sie die Belichtung auf 1 μs senken – mehr als 400-mal kürzer als die Zeilenperiode von 421 μs. Das große Pixel mit 14 μm × 14 μm liefert auch bei so kurzen Belichtungen noch ein brauchbares Signal.
Die Kamera meldet die Kantenposition einer Bahn oder eines Drahts alle 421 μs. Der 16-Bit-ADC und die Offset-Einstellung in ±512 Stufen halten den Schwarzwert stabil, sodass die Kantenschwelle bei wechselnder Beleuchtung nicht driftet.
Das Entscheidende an dieser Kamera ist, dass die Belichtungszeit nicht an die Zeilenrate gebunden ist. Bei 2376 Zeilen/s dauert jede Zeile etwa 421 μs, dennoch kann der Verschluss die Belichtung auf 1 μs verkürzen. Die Bewegungsunschärfe entspricht Objektgeschwindigkeit × Belichtungszeit. Bei einem Objekt mit 1 m/s und 10 μs Belichtung sind das nur 10 μm – weniger, als ein Pixel in einem üblichen Sichtfeld vom Objekt erfasst. Das Pixel mit 14 μm × 14 μm (196 μm²) ist groß genug, damit eine kurze Belichtung das Signal nicht aushungert. Bei einem Sichtfeld von 150 mm erfasst jedes Pixel 0.073 mm, und die maximale Objektgeschwindigkeit für ein unverzerrtes Bild liegt bei etwa 173 mm/s. Vergrößern Sie das Sichtfeld auf 300 mm, verdoppeln sich beide Werte. Der Dynamikbereich von 6000:1 und der 16-Bit-ADC halten die Kante auch bei ungleichmäßigem Licht sichtbar.
Die Brennweite des Objektivs ergibt sich näherungsweise aus Arbeitsabstand × 28.672 mm ÷ Sichtfeldbreite. Bewegt sich das Objekt, stimmen Sie seine Geschwindigkeit auf die Rate von 2376 Zeilen/s und auf den von jedem Pixel erfassten Objektausschnitt ab, damit das Bild weder gestreckt noch gestaucht wird. Für Breiten- und Kantenmessungen liefert eine Hintergrundbeleuchtung die besten Ergebnisse. Stellen Sie bei starkem Licht die Belichtung weit unter 421 μs ein; für statische Aufgaben bei wenig Licht stehen Belichtungszeiten bis 35.5 Minuten zur Verfügung. Die Version -I besitzt ein FPGA, Gain- und Offset-Einstellung, einen 16-Bit-ADC, USB mit 480 Mbit/s, einen Analogausgang und integrierten RAM. Wenn Ihnen 1905 Zeilen/s genügen und Sie keinen kurzen Verschluss benötigen, sehen Sie sich die RA-LSC-0551 mit derselben Sensorgeometrie an.
| Parameter der USB-Zeilenkamera RA-LSC-0751 | 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 | 5 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 | −25 bis +65 °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-0751-I |
|---|---|
| Prozessor | FPGA |
| Gain-Einstellung | ✓ |
| Offset-Einstellung | ✓ |
| ADC-Auflösung | 16 Bit |
| USB-Geschwindigkeit | 480Mbit/S |
| Analogausgang | ✓ |
| Integrierter RAM | ✓ |
| Jitter | < 6.3 ns |
| Belichtung min. | 1 μs |
| Belichtung max. | 35.5 min |
| Belichtungsauflösung | 1 μs |
| Zeilenrate | 2376 Hz |
| Betriebstemperaturbereich | −25 bis +65 °C |
| Verfügbarkeit | 3 Tage nach Bestellung |