ラインスキャンカメラとエリアカメラの違い①
ー方式選定の基本と現場での整理ポイントー
１．ラインスキャンか、エリアか。方式選定の前に整理すべきこと
ラインスキャンとエリアスキャンの違いは、原理としては明確です。
長尺物や連続搬送体にはラインスキャンが適し、汎用用途や静止対象にはエリアスキャンが扱いやすい。
この整理自体は、多くの技術資料で説明されています。
それでも実際の設備設計では、方式がすぐに決まらないことがあります。
理由は、条件が単純ではないからです。
２．設計上の計算と、実装時の条件
視野幅と検出対象サイズから必要画素数を決め、搬送速度から必要フレームレートやラインレートを算出する。
理論上は成立している。
しかし、実装段階で露光時間が制約になるケースは少なくありません。
搬送速度が上がると露光時間は短くなります。
露光時間が短くなれば、照明出力を上げるか、ゲインを上げる必要が出てきます。
ゲインを上げればノイズは増加します。
微小欠陥の識別では、ここが実質的な限界になることがあります。
「撮像できる」状態と、「安定して運用できる」状態は必ずしも同じではありません。
設計上の計算と実装時の条件図解
３．ラインスキャンという選択
ラインスキャンでは、搬送方向の分解能はラインレートと搬送速度で決まります。
高速搬送条件でも画素密度を維持しやすい構造的な特長があります。
一方で、
・エンコーダ同期精度
・ライン照明の均一性
・データ転送帯域
といった別の制約が現れます。
方式を変更すると課題が消えるのではなく、
課題の種類が変わる、と捉える方が実際に近いかもしれません。
４．方式は「最初の決定」ではない
方式を先に固定すると、後から露光条件やS/Nで再検討が必要になることがあります。
特に高速条件では、露光時間が設計を左右します。
必要なS/Nを確保するためにどれだけの光量が必要か。
その光量を、実装可能な照明構成で現実的に確保できるか。
ここを整理した上で方式を選定すると、後工程での修正は少なくなります。
まとめ
ラインスキャンかエリアスキャンかという選択は、方式そのものの優劣ではなく、条件との整合で決まります。
高速搬送条件では露光時間が制約となり、S/N確保が設計の中心課題になることがあります。
方式を先に決めるのではなく、露光条件、光量、処理帯域といった成立条件を整理する。
その結果として方式が定まるのであれば、後工程での手戻りは少なくなります。
シーマイクロでは、こうした条件整理を前提に方式選定を行っています。
次回は、高速搬送条件下で露光時間とS/Nがどのように影響し合うのかを、もう少し具体的に整理します。
エリアカメラとラインカメラの条件
※ 本記事は一般的な検査設計の考え方を示したものです。
実際の検査性能は、ワーク特性、搬送条件、照明構成、装置仕様など複数の要因により変動します。
個別条件に合わせた最適化についてはご相談ください。
