CIS相机技术详解:从设备简介到原理应用

摘要:本文档系统性地介绍了接触式图像传感器(CIS)相机的基本概念、核心优势、关键参数定义、内部传感器拼接原理以及设备架设要点,旨在为用户提供全面的CIS相机技术参考,助力其在各类工业检测应用中的选型与部署。

一、CIS相机简介

接触式图像传感器(Contact Image Sensor,CIS),是一种外形类似于条形光源的微距型线扫相机,适用于平面型、宽幅材料的拍摄场景(可替代传统线阵相机方案)。

二、CIS相机应用场景

适合应用于宽幅、片状产品的检测,比如锂电涂布检测、PCB检测、印刷品检测、布料检测、薄膜检测等。

三、CIS相机与线阵相机方案对比

1、线阵拼接方案

•所需工作距离大,占用空间大

•相机、镜头固有结构导致成像存在畸变

•成像需后期软件拼接

•架设难度相对较高,标定过程复杂

•灵活度高,可自由调整放大倍率、视野范围等

2、CIS相机方案

•工作距离极小,占用空间小

•成像不存在畸变

•宽幅图像直出,无需软件拼接

•架设简单,抗震性能强

•灵活度低,放大倍率、视野固定

CIS相机(带光源)=线阵相机+镜头+光源+光源控制器+后期拼接

四、CIS相机重要参数定义

1、幅宽:有效扫描宽度、视野宽度

幅宽决定了CIS相机可拍摄到的长度范围,通常由sensor的PCB板拼接长度,以及透镜的拼接宽度决定

2、工作距离:物距

模组前端面与被摄物体间距,由rod lens直接决定。标准物距为15mm(±1mm)

3、CIS设备精度:检测精度、扫描精度、单像素精度

CIS设备为1:1成像,像素密度=实际检测精度。通常默认用DPI量化精度,表示1英寸范围内的像素个数

CIS设备的检测精度=25.4mm/dpi (检测精度与幅宽无关)。比如:1800dpi即表示2.54cm范围内有1800个像素点,单像素精度约为0.01411mm/pixel

常见DPI档位:200,300,600,900,1200,1800,2400,3600......

4、景深

被摄物体在物距方向移动时,成像质量在可接受范围内的物体移动距离

注意:CIS设备景深很小,通常为±0.6mm~1.5mm

5、相机扫描速度计算

扫描速度(m/s) = 像元尺寸(mm)×行频(kHz) =(25.4 mm/DPI)×行频(kHz)

五、Sensor拼接方式

CIS相机Sensor由多个线阵Sensor拼接而成,常见的拼接方式有"一字型"和"品字型"

1、"一字型"拼接

由于两个sensor端部像素间距大于同一Sensor内两个像素间距,所以"一字型"拼接方式下,x方向拼接处通常会丢失2个左右pixel信息。

通过控制Sensor拼接时的各方向偏移误差,保证成像一致性,无需算法校正。

2、"品字型"拼接

"品字型"拼接方式下,用于拼接的两个Sensor间有部分像素重叠,优点是不会产生信息丢失,但需要FPGA资源进行拼接校正。

六、CIS设备架设方案

保证没有Z方向偏移情况下,可通过相机两侧顶部旋钮进行调焦。

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