線掃系統(tǒng)及線掃鏡頭介紹

來(lái)源：聯(lián)合光科技（北京）有限公司 2025年03月03日 14:40

線掃鏡頭的介紹
對(duì)于剛接觸視覺(jué)成像的人員,，聽(tīng)到線掃系統(tǒng)，線掃相機(jī),，線掃鏡頭,，往往會(huì)有很多疑問(wèn),，不知道該如何理解這些技術(shù)與產(chǎn)品。此文章將為用戶解釋線掃系統(tǒng)及線掃鏡頭的特點(diǎn),。

線掃系統(tǒng)的定義
傳統(tǒng)意義上,，成像系統(tǒng)更多使用面陣相機(jī),，即相機(jī)的成像傳感器為長(zhǎng)方形，橫縱尺寸上都有多個(gè)感光單元,，可以采集一個(gè)方形區(qū)域的圖像,。使用面陣傳感器的系統(tǒng)，我們可以統(tǒng)稱(chēng)為面陣系統(tǒng),。
圖1：面陣系統(tǒng)示意圖
而使用掃相機(jī)的成像系統(tǒng),，成像傳感器為長(zhǎng)條形，多個(gè)感光單元排成一行,，可以采集一個(gè)細(xì)長(zhǎng)條形區(qū)域的圖像,。我們可以稱(chēng)之為線掃系統(tǒng)。當(dāng)被檢測(cè)物體與線掃系統(tǒng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),，可以連續(xù)采集每一條數(shù)據(jù),，最終合成一張完整的圖片。
圖2：線掃系統(tǒng)示意圖
線掃系統(tǒng)的由來(lái)
一般來(lái)說(shuō),，一項(xiàng)技術(shù)的普及原因是解決了問(wèn)題,。那線掃系統(tǒng)解決了哪些問(wèn)題呢？
在工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)中,，工業(yè)相機(jī)的分辨率越高,，檢測(cè)精度更高。一些追求高精度的應(yīng)用中,，線掃系統(tǒng)比面陣系統(tǒng)更具成本優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì),。
成像技術(shù)發(fā)展的幾十年中，主流成像相機(jī)的分辨率通常為1K1K,，2K2.5K,。如果需要更高的分辨率，只能靠多個(gè)相機(jī)拼接的辦法獲得,。在拼接系統(tǒng)里,，圖像拼接難度大、系統(tǒng)故障率高一直是個(gè)難以解決的難題,。一般來(lái)說(shuō),，在相同的檢測(cè)精度下，線掃系統(tǒng)的相機(jī)數(shù)量更少,，運(yùn)行也更穩(wěn)定,，能比較好地解決這些問(wèn)題。
隨著芯片的更新?lián)Q代,，市場(chǎng)上有了更高分辨率的面陣工業(yè)相機(jī),。如5K5K，或者1億分辨率的工業(yè)相機(jī)。以5K5K的工業(yè)相機(jī)為例,，其橫向分辨率是5K,，但依然跟主流的8K，16K線掃相機(jī)有較大的差距,。而新推出的1億分辨率的工業(yè)相機(jī)成本是比較高的,，并且配套的鏡頭并不十分完善，配套成本較高,。線掃系統(tǒng)依然是一個(gè)更優(yōu)的選擇,。
可以說(shuō)，線掃系統(tǒng)以更低成本提高了系統(tǒng)精度,，也提供了更穩(wěn)定的檢測(cè)系統(tǒng),。因此線掃系統(tǒng)在某些場(chǎng)合獲得了廣泛應(yīng)用。
圖3：面陣系統(tǒng)與線陣系統(tǒng)的工作原理

線掃系統(tǒng)的構(gòu)成
線掃系統(tǒng)的構(gòu)成有：線掃鏡頭,，線掃相機(jī),，線掃光源，處理系統(tǒng)……等,。
圖4：線掃系統(tǒng)主要組成部分
線掃系統(tǒng)的應(yīng)用
線掃系統(tǒng)的應(yīng)用比較多,，比較常見(jiàn)的有印刷檢測(cè)，幣檢測(cè),，紡織品檢測(cè),，鐵路檢測(cè)，公路檢測(cè)等等,。
出版印刷檢測(cè)	幣印刷質(zhì)量檢測(cè)	紡織品檢測(cè)	鐵道檢測(cè)

線掃鏡頭介紹--線掃系統(tǒng)的核心部件之一
線掃鏡頭,，可理解為與線掃相機(jī)搭配使用的鏡頭。本質(zhì)上說(shuō),，線掃鏡頭跟面陣鏡頭沒(méi)有區(qū)別,。線掃鏡頭的特點(diǎn)是最大像面尺寸比較大，常見(jiàn)的成像尺寸有43.2mm,，60mm,，80mm等。因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn),，線掃鏡頭的常規(guī)參數(shù)往往難以達(dá)到設(shè)計(jì)效果,，需要投入更多研發(fā)。
圖9：線掃鏡頭參數(shù)
隨著檢測(cè)水平的提高,，對(duì)線掃鏡頭的要求也越來(lái)越高。但如何評(píng)價(jià)一個(gè)線掃鏡頭的性能卻成為了一個(gè)難題,，尤其是如何評(píng)價(jià)線掃鏡頭的成像質(zhì)量,。用戶只能通過(guò)實(shí)拍測(cè)試的方法驗(yàn)證是否符合使用要求。實(shí)拍測(cè)試往往伴隨著更高的時(shí)間成本,，并且標(biāo)準(zhǔn)多樣化,，難以形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),。
鑒于此，聯(lián)合光科的線掃鏡頭采取的是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備實(shí)測(cè)的方法,，為用戶提供量化的數(shù)據(jù),。
以我們的產(chǎn)品V8K系列舉例：
產(chǎn)品介紹--GAOPTICS V8K系列線掃鏡頭
圖10：高光光學(xué)V8K線掃鏡頭
即使圖10 列出這些參數(shù)，我們還是難以判斷其性能,，通常情況下,，量化的數(shù)據(jù)更能說(shuō)明線掃鏡頭的性能，更利于評(píng)估系統(tǒng)的性能,。于是我們有了更詳實(shí)的MTF測(cè)試報(bào)告,。

在一些中高的線掃應(yīng)用，用戶會(huì)要求每個(gè)鏡頭都提供MTF實(shí)測(cè)報(bào)告,，MTF涵蓋了對(duì)比度,、分辨率、空間頻率,、色差等相當(dāng)豐富的信息,，并且非常詳細(xì)地表達(dá)了鏡頭中心和邊緣各處的光學(xué)質(zhì)量。

以新產(chǎn)品V8K系列線620101為例,，其MTF測(cè)試報(bào)告如下圖所示： 1. 對(duì)數(shù)越大,，對(duì)比度越高，鏡頭的分辨率越高,。 2. 曲線越平滑,，中心與邊緣一致性越好。

圖11：620101鏡頭 MTF測(cè)試數(shù)據(jù)



圖12：鏡頭 MTF測(cè)試報(bào)告展示

除了MTF數(shù)據(jù),，我們還提倡線掃鏡頭的畸變,，相對(duì)照度等關(guān)鍵參數(shù)也需要量化，讓用戶能更準(zhǔn)確評(píng)估其系統(tǒng)的水平,。

總結(jié)
在許多應(yīng)用場(chǎng)景中,，線掃系統(tǒng)能夠以更低的成本獲得更穩(wěn)定的圖像。線掃鏡頭作為線掃系統(tǒng)的重要組成部分,，具有自身的特點(diǎn),，量化的數(shù)據(jù)更利于判斷其性能。
圖13：聯(lián)合光科部分線掃產(chǎn)品&光源
線掃系統(tǒng)中,，聯(lián)合光科可為您提供線掃鏡頭,，線掃相機(jī)，線掃光源產(chǎn)品,。如有需要,，可隨時(shí)聯(lián)系我們，我們將竭誠(chéng)為您服務(wù)。

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