光源和线扫相机怎么配?行频、亮度与照度三笔账

面阵相机不够亮还能加曝光时间,线扫相机基本不能——曝光时间被行频锁死。这让线扫系统的照明设计从一开始就必须是「够亮」的,没有补救余地。

行频把曝光时间锁死了

线扫相机的工作方式是逐行采集,每一行的曝光时间由行频决定:

行频越高,单位时间扫过的行数越多,每行的曝光时间就越短。

这条约束的后果是:曝光时间不是自由变量。它不能为了补亮度而加长,因为加长就掉行频、行频掉了就跟不上传送速度,图像会被拉伸。

倍率与线扫行频的对应关系见镜头倍率与线扫行频计算索引;运动与曝光的关系见运动模糊与曝光时间。

所以光源必须是「够亮」的

既然曝光时间锁死,亮度就只剩两个来源:光源亮度和增益。

而增益不能用——它会把噪声一起放大,在线扫的长条图像上尤其明显,表现为沿扫描方向的条纹噪声。

结论很直接:线扫系统的光源功率必须一次选够,没有「先试试不够再加」的余地。

调参顺序与为什么增益该最后动,见光源亮度、相机曝光与增益怎么联动调。

条形光源的长度与排数怎么定

线扫的照明通常是线光源,最常见的是条形光源,因为它的发光区是一条长带,与线扫的一条线天然匹配。

POMEAS LED 条形光源(GL 系列)发光区长度覆盖 50–300mm,规格项里标注了LED 排数,选配件含漫射板。

两条硬约束:

  • 发光区长度 ≥ 扫描宽度:短了边缘就没光
  • 排数与亮度:同样长度下排数越多,单位长度光通量越大,也就越亮

长度与排数的完整选型见条形光源长度和排数怎么选。

照度账怎么算:三条补法与代价

如果算下来亮度不够,只有三条路:

  • 缩短工作距离:照度随距离衰减,压近是最快的补光手段。代价是照亮区域变窄、均匀性下降,对线扫尤其敏感,因为线扫对横向均匀性要求很高
  • 加大功率或加排数:最直接。代价是发热增加,散热边界见光源功率、发热与散热结构
  • 用频闪或过驱动:在曝光的瞬间把亮度推上去。线扫的曝光是连续的,所以这条路通常用于降低平均发热而不是提高峰值,时序要求见频闪照明与相机触发同步

注意第一条的陷阱:线扫系统的横向均匀性直接决定整幅图能不能用同一个阈值,所以不要为了补亮度把灯压得太近。均匀性判据见光源均匀性怎么判断和改善。

线扫照明的三个安装细节

线扫系统的装调细节比面阵更苛刻:

  • 光源与扫描线要平行且对齐:偏一点就会出现一侧亮一侧暗的渐变
  • 发光区要完全覆盖扫描宽度并留余量:边缘必须留余量,因为装配误差一定存在
  • 要考虑线长与走线:线扫光源常被装在长横梁上,线损压降会更明显,预留方法见光源安装空间与机械接口

另外,线扫系统通常是连续长时间工作,光衰与清洁的节奏要提前定,见光源光衰、寿命与清洁维护。

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常见问题

线扫相机为什么不能靠加曝光时间补亮度

因为行频把曝光时间锁死了。线扫相机逐行采集,每一行的曝光时间由行频决定,行频越高、每行曝光时间越短。曝光时间不是自由变量,加长就会掉行频,行频掉了就跟不上传送速度、图像会被拉伸。所以线扫系统的光源功率必须一次选够,没有先试试不够再加的余地。

线扫系统亮度不够能加增益吗

不建议。增益是读出后的放大倍数,有用信号和噪声被同等放大,在在线扫的长条图像上尤其明显,表现为沿扫描方向的条纹噪声。既然曝光时间锁死,亮度就只剩光源亮度和增益两个来源,而增益不能用,所以结论是线扫系统的光源功率必须一次选够。

线扫照明为什么通常用条形光源

因为条形光源的发光区是一条长带,与线扫相机采集的一条线天然匹配。POMEAS LED 条形光源 GL 系列发光区长度覆盖 50–300mm,规格项里标注了 LED 排数,选配件含漫射板。两条硬约束是发光区长度要大于等于扫描宽度,以及同样长度下排数越多单位长度光通量越大、也就越亮。

线扫系统亮度不够有哪三条补法

缩短工作距离,照度随距离衰减,压近是最快的补光手段,代价是照亮区域变窄、均匀性下降,对线扫尤其敏感;加大功率或加排数,最直接,代价是发热增加;用频闪或过驱动,线扫的曝光是连续的,所以这条路通常用于降低平均发热而不是提高峰值。注意不要为了补亮度把灯压得太近,线扫系统的横向均匀性直接决定整幅图能不能用同一个阈值。

线扫照明安装要注意什么

三个细节:光源与扫描线要平行且对齐,偏一点就会出现一侧亮一侧暗的渐变;发光区要完全覆盖扫描宽度并留余量,因为装配误差一定存在;要考虑线长与走线,线扫光源常被装在长横梁上,线损压降会更明显。另外线扫系统通常连续长时间工作,光衰与清洁的节奏要提前定。

线扫相机的行频和镜头倍率有什么关系

行频与倍率、传送速度三者绑定:倍率决定每个像素代表的实际尺寸,传送速度决定单位时间走过的距离,两者共同决定需要多高的行频才能不丢行、不拉伸。具体对应关系可以参考镜头倍率与线扫行频计算索引,运动与曝光的关系也有专页可查。

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