2048-Pixel-Zeilenkamera, Modell RA-LSC-1209
Entwicklung und Bau der Zeilenkamera RA-LSC-1209 wurden im August 2015 abgeschlossen. Die RA-LSC-1209 ist eine monochrome Kamera mit 2048 Pixeln und einer Zeilenrate von 7945 Hz. Sie eignet sich zum Scannen von Objekten, zur Dickenmessung und zur Breitenmessung von Objekten auf einem Förderband. Spektrale Empfindlichkeit und technische Parameter der Kamera finden Sie in diesem Abschnitt.
Auswahlhilfe
Oberflächeninspektion und Breitenmessung an schnellen Produktionslinien
Wir haben die RA-LSC-1209 für Linien gebaut, auf denen Platten oder Bahnware mit hoher Geschwindigkeit unter der Kamera hindurchlaufen; sie arbeitet mit 7945 Zeilen/s. Der Sensor hat 2048 quadratische Pixel mit 14 μm × 14 μm auf einer aktiven Länge von 28.672 mm und liest jede Zeile in etwa 126 μs aus. Der Dynamikbereich von 2000:1 wird von einem 16-Bit-ADC erfasst. Die spektrale Empfindlichkeit reicht von 400 bis 1100 nm, und die Kamera arbeitet von -25 bis +65 °C.
- Sensor
- Linearer CCD-Array
- Effektive Pixel
- 1 × 2048
- Pixelgröße
- 14 μm × 14 μm
- Aktive Länge
- 28.672 mm
- Zeilenrate
- 7945
- Spektralbereich
- 400 nm bis 1100 nm
- Dynamikbereich
- 2000
- ADC-Auflösung
- 16 Bit
- Minimale Belichtungszeit
- 125.8 μs
- Maximale Belichtungszeit
- 8.5 min
Bei einem Sichtfeld von 287 mm erfasst jedes Pixel 0.14 mm der Oberfläche. Damit das Bild weder gestreckt noch gestaucht wird, sollte sich die Bahn nicht schneller als etwa 1.1 m/s bewegen. Der Dynamikbereich von 2000:1 macht Fehler sichtbar, die nur geringfügig dunkler oder heller als der Hintergrund sind.
Bei der Breitenmessung ist jede Zeile eine unabhängige Messung, die Objektgeschwindigkeit ist also keine Grenze. Mit 7945 Messungen pro Sekunde werden Kantenschwingungen mit Perioden von wenigen Millisekunden sichtbar. Der 16-Bit-ADC erfasst die Kante mit so vielen Graustufen, dass die Software sie mit Subpixel-Genauigkeit platzieren kann.
Die Kamera betrachtet das Produkt von der Seite mit dahinterliegender Beleuchtung, die Dicke ist also schlicht die Schattenlänge über die 2048 Pixel. Bei 1:1-Abbildung (Sichtfeld 28.672 mm) erfasst jedes Pixel 14 μm des Objekts, bei einem Sichtfeld von 143 mm sind es 70 μm.
Der Sensor ist bis 1100 nm empfindlich. Für Materialien, die im nahen Infrarot einen besseren Kontrast zeigen, können Sie NIR-LED-Beleuchtung einsetzen. Die geringere Empfindlichkeit in diesem Bereich wird durch die Gain-Einstellung bis 6 V/V in 64 Stufen ausgeglichen.
Die Kantenposition wird alle 126 μs ausgelesen – reichlich Spielraum für Regelkreise mit einer Bandbreite von einigen hundert Hertz. Ein Timing-Jitter unter 6.3 ns hält jede Zeile stabil mit dem Encoder synchron.
Bei 7945 Zeilen/s dauert jede Zeile 126 μs, und die minimale Belichtungszeit beträgt 125.8 μs. Bei voller Geschwindigkeit nimmt die Belichtung also fast die gesamte Zeile ein, und das Pixel mit 14 μm × 14 μm muss in diesem kurzen Zeitfenster genügend Licht sammeln. In der Praxis entscheidet Ihre Beleuchtung, welche Zeilenrate Sie nutzen können. Die Geschwindigkeitsregel ist einfach: Das Objekt sollte sich pro Zeile genau um eine Pixelbreite bewegen. Erfasst jedes Pixel 0.14 mm des Objekts, liegt die Höchstgeschwindigkeit bei etwa 1.1 m/s. Bei einem Sichtfeld von 410 mm, in dem jedes Pixel 0.2 mm erfasst, steigt sie auf etwa 1.6 m/s. Der Dynamikbereich von 2000:1 wird vom 16-Bit-ADC verlustfrei erfasst, und die Empfindlichkeit von 400 bis 1100 nm lässt Ihnen die Wahl zwischen Weißlicht und NIR-Beleuchtung.
Die Brennweite des Objektivs ergibt sich näherungsweise aus Arbeitsabstand × 28.672 mm ÷ Sichtfeldbreite. Stimmen Sie die Zeilenrate so auf die Liniengeschwindigkeit ab, dass sich das Objekt pro Zeile genau um ein Pixel weiterbewegt; eine Encoder-Synchronisation hilft hier sehr. Nehmen Sie die Beleuchtung ernst: Da die minimale Belichtungszeit von 125.8 μs bei 7945 Zeilen/s etwa einer vollen Zeilenperiode entspricht, muss das Licht in dieser Zeit genügend Signal liefern. Senken Sie bei dunkleren Szenen die Zeilenrate (die maximale Belichtungszeit beträgt 8.5 Minuten). 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 Sie diese Geschwindigkeit nicht benötigen und ein hohes Pixel besser passt, sehen Sie sich die RA-LSC-1205 mit denselben 2048 Pixeln auf 28.672 mm an.
| Parameter der USB-Zeilenkamera RA-LSC-1209 | 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 1100 nm |
| Max. Pixelfrequenz | 16.66 MHz |
| Dynamikbereich | 2000 |
| 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-1209-I |
|---|---|
| Prozessor | FPGA |
| Gain-Einstellung | ✓ |
| Offset-Einstellung | ✓ |
| ADC-Auflösung | 16 Bit |
| USB-Geschwindigkeit | 480Mbit/S |
| Analogausgang | ✓ |
| Integrierter RAM | ✓ |
| Jitter | < 6.3 ns |
| Belichtung min. | 125.8 μs |
| Belichtung max. | 8.5 min |
| Belichtungsauflösung | 1 μs |
| Zeilenrate | 7945 |
| Betriebstemperaturbereich | −25 bis +65 °C |
| Verfügbarkeit | 3 Tage nach Bestellung |