文/ Lionel Touchart/ Teledyne e2v线阵相机产品经理

   Tracy Dai代苏琴/Teledyne e2v亚太区市场经理

几十年来，基于单线和双线图像传感器的线阵相机，已在高清抓拍高速运动物体的机器视觉应用中站稳脚跟。但这些相机绝大多数适合固定着扫描连续运动的材料，如金属板、塑料或纸张。但是，很多应用也需要相机移动，如路面检测以及铁路轨道检查等应用。

在高速应用中，与使用二维面阵图像传感器的相机相比，线扫描相机的性能更好。用来表示线传感器抓拍图像并将图像传输分析的参数“行频”，最高可达千赫兹（kHz）。得益于发展到200kHZ的现代CMOS技术，使得检测速度获得大幅提升。

在机器视觉领域，采用CMOS技术提升缺陷检测精确度、并进行色彩分析，一直是一个不断增长的全球趋势。这要求实现更高的数据吞吐量。然而，OEM及其客户同时需要降低检测系统的实施成本，以维护其在极具挑战性的市场中的竞争优势。这一趋势使得客户追求更简单、性价比更高的组件设计，降低组件数量。采集设备一直是视觉链中较为复杂、且成本高昂的组件之一，在表面缺陷检测应用领域，e2v一直致力于帮助客户减少使用采集设备。

线阵相机采集的图片，需采用特定相关视觉系统的图像处理应用软件进行分析，采集卡提供图像处理软件与相机之间的接口。当系统需要多台相机时，图像采集链将变得相当复杂。

简便性是高效成像系统的关键因素，因此减少使用采集卡，可以降低成本和技术复杂性。在接口方面，为了满足图像从相机传输到处理平台时的吞吐量需求，有多种方式可选。但是，这往往也存在设计或成本方面的挑战，例如GigE Vision接口的线阵相机，可以满足减少采集卡的设计和成本需求，但是带宽满足不了彩色图像的高数据吞吐量需求。其他采集卡接口，如Camera Link、Camera Link HS和CoaxPress，可以满足带宽需求，但又受到系统和布线成本的制约。                  

图1：e2v EliiXA+系列多线CMOS线阵相机，像素分辨素4.096。

在高速线扫描应用中，要同时解决带宽及成本需求，将有赖于快速兴起的NBASE-T接口，减少采集设备。

NBASE-T规范定义了一种新型以太网协议，这种协议提高了双绞线布线速度，使其超过了1Gbps的设计限值，可在100米以内的距离内，支持2.5Gbps、5Gbps和10Gbps的速度。NBASE-T技术最初是针对电信应用而开发的，目的是增加带宽、降低布线成本，并与GigE Vision协议兼容，该技术自然促进了高性能成像领域的发展。

e2V与Pleora Technologies公司合作，在其两大线阵相机系列（EliiXA+系列和UNiiQA+系列）中采用全新的NBASE-T接口，可支持0.5~16k范围内的任何分辨率，之前这两大相机系列提供Camera Link和CoaxPress接口。

图2：e2v UNiiQA+单线CMOS线阵相机，像素分辨率4.096。

NBASE-T相机的高吞吐量，使得视觉系统不需要采集设备即可获得高分辨率色彩信息。同时NBASE-T接口的布线成本低，灵活简单，易于安装和维护。基于以太网技术的GigE Vision标准是独立于硬件接口的，这意味着现有的GigE Vision软件与该新型NBASE-T技术是完全兼容的。此外，供NBASE-T解决方案使用的网络接口控制器（NIC）的成本，估计要比同类Camera LINK和CoaxPress解决方案低数倍。

来看看机器视觉系统供应商对这款相机的评价。德国Rauscher公司的Raoul Kimmelmann说道：“我们看到了食品分类、印刷、胶片以及纸张等表面缺陷检测应用对NBASE-T线扫描相机的需求。更高行速和彩色成像是需求趋势。对于一些体积庞大的检测设备，需要很高的带宽和很长的布线（超过10米，这对Camera Link方案非常困难，且成本高昂）。在铝箔或纸张生产中，检测宽度可达8米以上，这意味着需要安装多台相机，NBASE-T接口针对网络设置提供很大的优势和便利，我们可获得5Gbps的速率，而无需改变网络设置。”