100 mm/s 走 30 µm:行频必须是 3.3 kHz

线扫相机每走一条线采样一次,所以沿运动方向的分辨率完全由「两条线之间皮带走了多远」决定。要在 100 mm/s 下每线只走 30 µm,相机就得跑在 3.3 kHz——也就是 100 mm/s ÷ 0.03 mm。此时每条线只有 300 µs 用来曝光和读出,这个数字决定你的光源够不够亮;而横向(幅宽方向)也必须按同样的 30 µm 采样,像素才是方的。

这一组合的全部数值

产线线速100 mm/s
纵向分辨率(每线行程)30 µm
所需行频3.3 kHz
线周期(行频的倒数)300 µs
允许 1 像素拖影的曝光上限300 µs
允许 ½ 像素拖影的曝光上限150 µs
允许 ¼ 像素拖影的曝光上限75 µs
每米产品采样线数33333

公式,以及最容易错的那个单位

行频是「速度除以分辨率」,不是乘。单位对齐后写成 行频 = 线速 ÷ 沿运动方向的分辨率。用 mm/s 除以 mm/线,得到的就是线/秒,再除以 1000 即 kHz。最常见的错误是拿微米去除毫米(差了 1000 倍),算出来的行频会高三个数量级——这个错误很好识别,因为市面上没有相机跑得那么快。

代入本题: 100 mm/s ÷ 0.03 mm = 3333 lines/s = 3.3 kHz

曝光怎么算

沿运动方向的拖影等于「速度 × 曝光时间」。要把拖影控制在采样间隔 30 µm 的某个比例以内,曝光必须满足 曝光 ≤ 比例 × 30 µm ÷ 100 mm/s。允许整整一个像素拖影时上限是 300 µs,允许半个像素时是 150 µs。实际取值要明显低于上限,用更亮的线光源补回来——真实系统里还有读出和触发抖动要占额度。

同样线速下,换行频会得到什么

行频每线行程每米线数½ 像素曝光上限
5 kHz20 µm50000100 µs
10 kHz10 µm10000050 µs
20 kHz5 µm20000025 µs
40 kHz2.5 µm40000012.5 µs
80 kHz1.2 µm8000006.2 µs

同一条产线,只改相机设置。行频翻倍,采样间隔减半,曝光额度也减半——两者永远同向变化,这就是「跑得越快越缺光」的算术原因。

横向怎么和纵向对齐(正方像素)

行频决定沿运动方向的采样,镜头倍率与相机像元尺寸决定横向采样。要让两个方向采样相等,镜头必须工作在 倍率 = 像元尺寸 ÷ 纵向分辨率。本页纵向分辨率是 30 µm,所以 5 µm 像元需要 0.167X,10 µm 像元需要 0.333X,20 µm 像元需要 0.667X。这一步算错,零件在图像里会被按两者比值拉伸或压扁——而单独看每个方向都是「清晰」的。

相机像元尺寸像面长度正方像素所需倍率对应视野宽度是否落在 PMS-LLC 区间
2K14 µm28.67 mm✓ 0.467X61.4 mm是
4K7 µm28.67 mm✓ 0.233X122.9 mm是
4K10 µm40.96 mm✓ 0.333X122.9 mm是
8K7 µm57.34 mm✓ 0.233X245.8 mm是
8K10 µm81.92 mm✓ 0.333X245.8 mm是
16K5 µm81.92 mm✗ 0.167X491.5 mm否

像面长度 = 像元数 × 像元尺寸,必须落在 PMS-LLC 的 82 mm 像面内。视野宽度只由「像元数 × 30 µm」决定,与选哪台相机无关——换更大的靶面买到的是幅宽,不是分辨率。整个系列最广的一档是 82 mm ÷ 0.22X ≈ 373 mm;再宽的幅面只能拆成多相机,而不是找更广的镜头。

最后一列打叉不是镜头的问题:是相机对这个采样间隔「过采样」了,像元尺寸 ÷ 30 µm 已经低于 0.22X 的下限。解决办法是换像元更大、像元数更少的相机——82 mm 像面内做不出 0.1X,除非视野宽到单条线装不下。

PMS-LLC 线扫镜头,以及它们落在哪一档

以下是 POMEAS 公布的 16K 线扫镜头(82 mm 像面、M72 接口、F4.0–F16、畸变小于 0.002%)。按上表算出的倍率,选覆盖该倍率区间的型号即可。

型号倍率工作距离解像力畸变接口
PMS-LLC026-14640M-M720.22X – 0.3X752 / 644 / 571 mm5 μm<0.002%M72
PMS-LLC033-14640M-M720.3X – 0.37X482 - 571 mm5 μm<0.002%M72
PMS-LLC05-14640M-M720.47X – 0.54X417 / 383 / 357 mm5 μm<0.002%M72
PMS-LLC075-14640M-M720.7X – 0.85X304 / 286 / 267 mm5 μm<0.002%M72
PMS-LLC1-14640M-M720.92X – 1.08X见规格书5 μm<0.002%M72
PMS-LLC133-14640M-M721.33X216 mm5 μm<0.002%M72
PMS-LLC2-14640M-M721.75X – 2.25X179 - 690 mm5 μm<0.002%M72
PMS-LLC3-14640M-M723X – 3.5X157 / 150 / 144 mm10 μm<0.002%M72

表中数值取自各产品页公布值;同一型号给出三档时,工作距离按同序排列。

真正卡住这套配置的是什么

几何关系通常不是先坏的那一环。第一是光:每线只有 300 µs,线光源要在这么短的时间里给出相当于面阵相机 1 ms 曝光的每线能量,所以线扫光源是按「每米多少瓦」来配的,不是按流明。第二是触发:行频必须跟编码器走而不是跟定时器走,否则皮带速度波动会直接变成分辨率波动。第三是振动与镜头解像力:标称 5 µm 的镜头,在机架按行频共振时,给不出 30 µm 采样所需的余量。

常见问题

100 mm/s 要走 30 µm,需要多高行频?

3.3 kHz。用线速除以采样间隔:100 mm/s ÷ 30 µm(= 0.03 mm)= 3333 线/秒 = 3.3 kHz。线周期是它的倒数,300 µs;一米产品会被采样 33333 次。

这个行频下曝光时间最长能给多少?

硬上限是一个线周期 300 µs,这时已经允许整整一个像素的拖影。要控制在半个像素是 150 µs,四分之一个像素是 75 µs。建议计量类应用按半像素取,有无检出类可以放到整像素。

换行频为什么连镜头倍率也要跟着改?

倍率不直接跟行频,而是跟最终的分辨率走。本页把纵向定在 30 µm,横向就得同样 30 µm,于是倍率 = 像元尺寸 ÷ 30 µm。分辨率目标减半,倍率就翻倍——所以改行频往往会连带改镜头。

线速最快能跑到多少就不能用了?

一直跑到相机规格上限为止。保持 30 µm 不变,100 kHz 的相机可以做到 3000 mm/s。再快就只能放宽采样间隔,或者把幅宽拆给两台相机、各自跑一半行频。

一定要用编码器吗?固定行频行不行?

只要需要测量或需要拼接成像,就必须跟编码器。固定行频假设线速恒定;2% 的速度误差会变成 2% 的长度误差,这个量级比这套分辨率本来要保证的公差还大。固定行频只适合有无检出和标签核对。

3.3 kHz 一台相机跑得动吗?

跑得动。3.3 kHz 对线扫相机属于常规工作点,在这个行频下多数机型还能开双路或合并像元来换灵敏度。

延伸阅读

这些数字背后的方法,以及接下来该算的页面:镜头倍率换算表:靶面 × 视野, 电动变倍镜头选型与集成指南, 变倍镜头视野 FOV 计算方法, 各型号真实工作距离, PMS-LLC05 16K 线扫镜头. 手上的工况不在表里?把线速和需要的分辨率发给我们: 与应用工程师沟通.

回到完整线扫时序对照表:线速 × 分辨率 → 所需行频

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