Kamery liniowe TDI
Kamery liniowe to stały element wyposażenia ogromnej liczby systemów wizyjnych, pracujących zarówno w aplikacjach naukowych czy sportowych, ale przede wszystkim w przemysłowych. Trzeba włożyć dużo starań, aby znaleźć zakład produkcyjny, w którym nie występują przenośniki taśmowe. To właśnie we współpracy z nimi świetnie sprawdzają się kamery typu line scan. Dzięki przemieszczającej się taśmie produkcyjnej, a wraz z nią obiektami, nie ma potrzeby stosowania kamer obrazowych. Co więcej, w tym wypadku nawet lepszym wyborem będą kamery liniowe. W takiej konfiguracji urządzenia te działają jako sensory „pushbroom”, czyli zbierają obraz linia po linii, analogicznie jak skaner w kserokopiarce, z tym, że tutaj poruszają się obserwowane obiekty, a nie sensor.
Kamery liniowe mogą pracować z częstotliwością nawet 100 kHz. To naprawdę duża wartość, powalająca na elastyczne podejście do wielu projektów. Jednak akwizycja z taką częstotliwością powoduje szereg problemów natury technicznej, z których najpoważniejszym jest krótki czas naświetlania. Praca z prędkością 100 kHz oznacza, że pojedyncza klatka naświetlana jest przez 1/100000 część sekundy. Tak mały okres czasu powoduje konieczność intensywnego doświetlenia sceny. Nawet jeśli udałoby się dostarczyć odpowiednią ilość światła, co jest zadaniem niełatwym, to powstaje problem związany z wydajnym odprowadzaniem ciepła z oświetlaczy. Te z kolei warunkują na żywotność i niezawodność całego systemu, które są warunkami koniecznymi, jeśli chodzi o wizję maszynową. Odpowiedzią na te wszystkie problemy są właśnie kamery liniowe TDI.
Kamery liniowe TDI
Kamery TDI (z ang. Time Delay Integration – „Zwłoczne całkowanie”) są odpowiedzią na zapotrzebowanie wysokiej prędkości w zastosowaniach wizyjnych. Tradycyjne urządzania line scan wyposażone są w sensor liniowy o szerokości od 1 do 4 px, w zależności od modelu, natomiast kamery line scan TDI posiadają sensor o szerokości nawet do 256 px. W jakim celu została dokonana taka modyfikacja? Sensory TDI rejestrują w danym momencie obrazy wielu linii, a w następnym takcie zegarowym sygnały z danej linii przenoszone są do następnej sąsiedniej linii, gdzie sumują się z intensywnością uzyskaną z kolejnego naświetlania obrazu tego samego fragmentu obserwowanego obiektu. Ostatecznie, uzyskany obraz jednej linii jest tak naprawdę sumą intensywności zebranych przez wszystkie linie sensora.
Zaletą takiego rozwiązania jest przede wszystkim większa czułość i co za tym idzie większa możliwa prędkość akwizycji. Choć czas naświetlania dla jednej linii sensora jest bardzo krótki i obraz z niego będzie bardzo ciemny, to po zsumowaniu intensywności z całej matrycy końcowy obraz będzie znacznie jaśniejszy niż przy standardowych kamerach liniowych, a przy tym będzie charakteryzował się lepszym stosunkiem sygnału do szumu. Inną zaletą są mniejsze koszty oświetlenia. Kamery z technologią TDI nie wymagają aż tak jasnego światła jak zwykłe kamery liniowe. W zupełności wystarczające będą standardowe oświetlacze LED. W związku z tym, nie powinniśmy mieć także wspominanych wcześniej kłopotów z odprowadzaniem ciepła. Jeśli natomiast do kamery TDI dostawimy oświetlacze o wysokiej wydajności, możemy osiągnąć bardzo wysokie prędkości inspekcji.
Trudności?
Choć przedstawiona technologia jest rewolucyjna i pozwala na nowo spojrzeć na niektóre z aplikacji wizyjnych, wymaga niestety również przeanalizowania aspektów, na które wcześniej nie trzeba było zwracać uwagi. Kamery liniowe TDI są bardziej wrażliwe na niewspółosiowość. Ponieważ każdy fragment obrazu jest sumą intensywności z nawet 256 rzędów sensora wymagane jest, aby każda linia sensora obserwowała dokładnie ten sam obszar. Przesunięcie poprzeczne nie powinno być większe niż 1 piksel, w przeciwnym wypadku sensor może wprowadzać rozmycie. W praktyce jednak, wymagania te nie są trudne do osiągniecia, doświadczony zespół integratorów powinien bez problemu poradzić sobie z tą kwestią.
Kamery TDI są także wrażliwe na niedopasowanie prędkości sensora i przemieszczających się obiektów. Maksymalna tolerowana różnica prędkości to ok. 2-4%. Wymaganie to także nie jest trudne do osiągnięcia, zastosowanie enkodera zazwyczaj w pełni rozwiązuje problem. Kamery TDI nie poradzą sobie jedynie w momencie znacznej zmiany prędkości, np. podczas uruchamiania lub wyłączania taśmy.
Inną kwestią jest to, że kamery TDI nie posiadają funkcji kontroli ekspozycji. Oznacza to, że przy stosowaniu oświetlenia ciągłego, wymagana jest stała prędkość pracy systemu, aby uniknąć obrazu o różnych strefach jasności.
Oczywiście przedstawione kwestie nie wykluczają możliwości stosowania kamer TDI w tych konkretnych przypadkach, a jedynie powodują potrzebę przywiązania większej uwagi do konfiguracji systemu. AVICON dysponuje zespołem specjalistów a także prowadzi bliską współpracę z czołowym, światowym producentem kamer TDI, frimą Vieworks, dzięki czemu podejmujemy się nawet najbardziej zaawansowanych aplikacji i zastosowań z wykorzystaniem najnowszej technologii kamer liniowych.
Zastosowania technologii TDI
Technologia TDI sprawdzi się wszędzie tam, gdzie wymagana jest bardzo duża prędkość inspekcji, a także przy szybkich pomiarach dużych obiektów. Przykładem produktu idealnie nadającego się do inspekcji za pomocą kamer TDI są płaskie wyświetlacze. W trakcie kontroli ekrany są włączone, aby można było zaobserwować niedoskonałości w obrazie. Jak wiadomo, panele mają określoną maksymalną intensywność podświetlenia, która warunkuje tak naprawdę prędkość inspekcji, dlatego zwiększenie prędkości kontroli jest możliwe tylko przy zastosowaniu bardziej czułych kamer. Kamery liniowe TDI będą dobrym wyborem do zastosowań, w których do tej pory były wykorzystywane standardowe urządzania line scan, czyli np. przy wszelkiego rodzaju kontroli jakości na taśmach produkcyjnych.
Kamery Vieworks TDI Line Scan
AVICON to dystrybutor komponentów wizyjnych firmy Vieworks. Ten znany w świecie wizyjnych technologii producent oferuje najwyżej jakości kamery liniowe TDI, które sprawdzą się w wielu aplikacjach, i to nie tylko tych przemysłowych. Urządzenia Vieworks mogą pracować z maksymalną częstotliwością nawet 250 kHz (serie VT Series-M42 oraz VT Series-M72), a przy tym gwarantują czułość do 256 razy lepszą niż ich standardowe odpowiedniki. Twoja aplikacja wymaga kolorowego obrazu?
Właśnie do takich zadań stworzona została seria VT Series (Color)-M42. Urządzenia te posiadają, tak jak inne kolorowe kamery, duże możliwości korekcji barw obrazu, a przy tym dostępne są z aż 3 różnymi interfejsami: Gigabit Ethernet, Camera Link oraz CoaXPres. Firma Vieworks przygotowała również kamery do zastosowań wymagających naprawdę dużych rozdzielczości. Seria VT Series-M95 wyposażona została w sensory o rozdzielczości od 16 do nawet 23k.
Jesteś zainteresowany kamerami Viewokrs TDI? Planujesz aplikację, ale nie wiesz na jaki model kamery się zdecydować? A może potrzebujesz więcej informacji na temat tej technologii? Zapraszamy do kontaktu z działem obsługi klienta Avicon.