EEPW论坛

    3、光源的选择

    在选择辅助光源时,切勿将区域扫描(Area-scan)用的交流电(AC Power)光源在线性扫描(Line-scan)上,线性扫描应该选用交流电(DC Power)光源作为辅助, 以下是简单的介绍有关摄影机曝光成像时间与光源频率之间的互动关系。

    ① 下图所示为一般区域扫描 (Area-scan) 摄影机 (取像速度大约在30fps) 在一般室内日光灯源 (交流电源, 频率为60Hz) 下的示波器取像讯号。日光灯的闪烁频率对这样的摄影机的曝光时间而言, 并不会有太大影响, 使用者仍然可以取得亮度均匀的影像。 

    ② 下图所示为将区域扫描摄影机的快门调快, 这也就会造成曝光时间变短, 这时候摄影机明显受到日光灯的闪烁频率所影响, 在光线闪烁的亮暗之间取像出来的影像也会出现忽明忽暗的情形。 

    ③ 线性扫描的曝光时间通常都是在Micro-second 等级, 因此假若是使用日光灯源用在线性扫描摄影机上, 那么呈现出来的影像就会如同下图的影像一样, 会出现周期性的亮暗不均影像。 

    除了交流电的光源闪烁频率问题外, 另外光源的选择及使用上还有下列几点注意事项:

    ① 光源的色温－只要是彩色取像对色纯度有绝对的要求时, 那么不论是Area-scan 还是Line-scan 的摄影机在选择灯源上都应选用白光, 偏黄或偏其它颜色的光源都会导致色偏的问题。 另外表面易有反射的待测物体应使用波长较长的偏红光源或冷光灯源, 波长较短的白光(例如:同轴落射光源或金属灯源)易让反射问题更严重。

    ② 光源的均匀度－Line-scan Camera故名思义它的感光区域只有在那细细的一条CCD区域上, 因此较适合使用线性灯源例如:高周波荧光灯管或加光纤导管的线性灯源(建议在线性导光管前面加上聚光镜, 可以强化光的强度避免光线散开同时可以延长灯源的寿命), 至于Area-scan 常会使用的LED灯源通常会作一些外缘形状的排列(例如:环形或矩形), 同时当排列角度及安装位置或距离不一样时, LED所交错出来的光源强度及位置也会有所不同, 因此不建议使用在Line-scan Camera 取像辅助。

    ③ 灯源的生命周期－一般的灯泡或灯管都会有生命周期从数千小时到上万小时的都有, 在使用上要注意何时应更换灯泡或灯管, 依据特性不一样例如:卤素灯源在生命周期的末期是亮度渐渐变暗, 但是有些金属灯源例如:金属卤素(Metal Halid)或氙气(Xenon)灯泡到生命周期末则可能是突然完全不亮, 因此在选择及使用上时都应注意灯源的生命周期以避免影响系统的取像运作。

    ④ 光源的架设位置－线扫描的光源架设位置主要是以Line-scan Camera 的CCD可以感光的区域为主, 但是依据待测物体的材质特性则架设位置也会有所不同, 例如:透明的玻璃或压克力材质其光源可采用背光位置, 至于不透明材质则可以由上或侧边投射光源, 但最好在设计机构时注意一下灯源的投射角度及范围是否提供CCD足够且均匀的光线。