1. 线扫视觉检测系统概述

线扫视觉检测系统的核心，是用一条极窄的“线”去扫描连续运动的物体表面。它不像面阵相机那样一次曝光得到一整幅二维图像，而是每次只采集一行像素，随着物体或相机相对运动，把一行行数据按时间顺序拼接成完整图像。理解这一点，是理解整套系统设计、选型与产线集成的起点。

线扫相机的工作原理

线扫相机的传感器通常是一排或几排像素，例如 2K、4K、8K、16K 分辨率。每次触发曝光，传感器输出一行灰度或彩色数据。若物体以速度 v 匀速运动，相机行频为 f（行/秒），则纵向采样间距为 v / f。要让图像不变形，必须满足纵向分辨率与横向分辨率一致，即：

行频 f = 物体运动速度 v / 单像素对应物距 p
例：v = 500 mm/s，p = 0.1 mm/pixel
则 f = 500 / 0.1 = 5000 行/秒 = 5 kHz

如果行频偏低，图像会被纵向压缩；行频偏高，图像会被纵向拉伸。因此线扫系统必须解决“运动与曝光同步”的问题，通常由编码器提供位置脉冲，触发相机逐行采集，使每一行都对应物体上固定的物理间距。这也是线扫系统比面阵系统更依赖运动控制与触发链路的原因。

线扫相机的另一个关键参数是曝光时间。由于每行曝光时间很短，通常需要较强的照明。若物体运动速度为 500 mm/s，曝光时间设为 100 μs，则单行曝光期间物体移动量为 0.05 mm。若该值超过一个像素对应的物距，就会产生运动模糊。因此，线扫系统常配高亮度 LED 线光源或激光线光源，并尽量让光源与相机光轴成一定角度，以突出表面缺陷的散射差异。

线扫与面阵相机的差异

面阵相机一次曝光得到二维图像，适合拍摄静止或短暂停顿的物体，也适合视野较小、运动不连续的场景。线扫相机则必须依赖相对运动才能成像，适合连续运动的卷材、板材、管材、线缆、瓶身、印刷品等。两者在选型上的差异，可以从以下几个维度理解：

一个常见的误区是：用面阵相机多拍几张再拼接，也能得到大幅面图像。但面阵拼接在运动过程中容易产生重叠或缝隙，且帧间曝光不一致会导致亮度跳变。线扫相机的优势在于每一行都严格对应物体上的固定位置，只要编码器与行频匹配，就能得到几何一致、亮度一致的连续图像。因此，线扫系统更适合对“连续性”和“一致性”要求高的检测任务。

典型产线检测场景

线扫视觉检测在产线上的典型场景，通常具备“连续运动 + 大幅面 + 高分辨率”三个特征。例如：

• 卷材表面检测：薄膜、纸张、铝箔、铜箔等卷材在辊筒间高速运行，线扫相机固定在辊筒上方，配合编码器逐行采集，检测划痕、孔洞、污点、褶皱等缺陷。
• 印刷品质量检测：标签、包装印刷品在高速印刷机上连续走料，线扫相机可检测套印偏差、墨色不均、漏印、脏点等。
• 金属板材与玻璃检测：板材在传送带上连续运动，线扫相机可检测表面裂纹、凹坑、划伤、异物等。
• 线缆与管材外径检测：线缆或管材连续挤出，线扫相机可测量外径、椭圆度、表面缺陷，并配合编码器记录缺陷位置。
• 瓶身与圆柱体检测：瓶子在传送带上旋转或直线运动，线扫相机可展开瓶身表面，检测标签、印刷、瓶口缺陷。

这些场景的共同点是：物体不会为相机停下，检测必须在运动中完成。因此，系统设计时不仅要考虑相机与镜头，还要考虑编码器安装位置、光源角度、触发时序、图像采集卡带宽、缺陷标记与剔除机构之间的延迟匹配。

Teledyne 产品定位

Teledyne 在线扫视觉领域的产品布局，覆盖了从相机、采集卡到软件与光源的完整链路。其线扫相机产品线通常包括高分辨率、高行频、多线传感器等不同系列，适用于不同速度与精度要求的产线。例如，对于高速卷材检测，需要选择行频足够高、灵敏度足够好的相机；对于高精度表面检测，则需要选择分辨率高、像元尺寸小、信噪比好的型号。

Teledyne 的采集卡与软件平台，通常支持编码器触发、多相机同步、实时图像拼接与缺陷标记。在实际产线集成中，工程师需要根据产线速度、检测精度、幅面宽度、缺陷最小尺寸等参数，反推相机分辨率、行频、镜头放大倍率、光源亮度与工作距离。Teledyne 产品定位的核心，不是单一相机，而是围绕线扫成像的完整解决方案：相机负责高质量逐行采集，采集卡负责高速数据传输与触发同步，软件负责图像拼接、缺陷检测与结果输出。

总的来说，线扫视觉检测系统是一套“运动—触发—曝光—拼接—检测”的闭环系统。相机只是其中一环，编码器、光源、采集卡、软件与产线机械结构同样关键。理解线扫相机逐行成像的本质，以及它与面阵相机在运动同步、照明、数据量上的差异，是后续进行系统设计、参数计算与产线集成的基础。