小德课堂之线扫相机8K和16K该怎么选型

在卷材在线检测领域，线扫描相机是不可或缺的硬件选择。顾名思义，线扫描相机就是通过每次采集特定行数（如一行，两行等）的图像，待所有图像采集完毕，再还原成一张完整的图像，在此期间相机和被拍摄物体有匀速相对运动。成像之后，检测系统会对图像进行处理从而识别出用户需要或关心的表征。

目前市面上常见的选择有4K、8K、12K以及16K像素的相机，也同时分为彩色和黑白两种，其中尤以8K和16K黑白相机应用居多。

近期很多客户在询问小德，8k相机方案和16k相机的方案该怎么选，今天我们就来科普一下，8K和16K相机的各自特点及该如何选型呢？

从检测精度来说就不得不提到像元或像素，作为线扫相机的基础单元或最小成像单元，也是构成图像的基础积木。

8K线扫描相机拥有单行8192个像素，而16K相机拥有单行16384个像素。

通常来说，像素数量多少会直接影响图像的成像清晰度。像素数量过低，图像会模糊不清。

细节呈现缺陷，显而易见的是在相同检测幅宽的情况下，一台16K相机的横向检测精度会是8K相机的两倍。所以当单纯的需要超高横向精度(10μm或更高)的时候，大多会使用16K相机。

然而，我们想讨论的是，在相同精度下，我们应该使用更少数量的16K相机，还是两倍数量的8K相机的问题。

在相同精度下，最终成像质量和清晰度会受多种因素影响，例如：

8k线扫描相机和16k线扫描相机主要的区别其实在于线扫相机内部的CMOS成像感光芯片大小，相比较而言，16K相机往往拥有更小像元面积，如8K相机通常的像元面积在7μm，而16K相机一般为3.5μm或5μm。

其他条件同等的情况下，像元面积越大，感光效果越好，信噪比越高，成像质量越好，从而更加凸显材料表面的瑕疵表征。

假如16K相机传感器想要达到同样的曝光量，则需要4倍(以3.5μm为例)于8K相机传感器的光源亮度或者曝光时间。

所以在光照和曝光时间不足的应用环境下，特别是高速场景（>150M/min），8K相机大像元的感光性能优势会比较明显。16K相机应用产速应控制在150M/min以内。

相较于8K相机，16K相机波形更陡，对于材料抖动，外界干扰极为敏感。

16k相机在因为横向精度高，所以常常单个相机有更大的工作视野（FOV）, 但相机的工作视野边部光畸变不可避免，视野越大，观测角就越大，观测角越大边部畸变失真越大，镜头自动阻隔部分光，导致光衰减越大，并且所需光源越长，同样的光源情况下，16k相机的视角边缘失真和畸变更容易影响成像效果，造成每个相机的边部检测性能下降。

所以建议16K相机的视野不要过大，单个相机视野尽量不要超过500mm。

线扫相机还有一个行频的概念，意思是该型号相机每秒最多扫描多少行，这里就引入了纵向精度的概念。

我们已经知道，8K相机横向精度是8192像素，16K相机是16384像素，那么他们的纵向精度是多少呢？

市面上大部分16K相机的行频在40KHz~80KHz之间，而8K相机的行频在80KHz~160KHz之间，可以看到16K相机虽然横向精度较高，但是纵向精度却较低；8K反之。

所以用户要根据自己的产线速度和精度要求选择合适的相机，比如250M/min的双向拉伸应用上，要想达到50μm的纵向精度，16K相机是无法做到的。

单相机而言单个成套16K相机套件的成本会比8K略贵一些，但是单套16K和两套8K的相比而言，成本会低很多，具有较强的成本效益。

所以在有30μm甚至更高的超高精度需求，并且生产产速较低(<60M/min)的情境下，使用16K相机会是非常好的选择，既不影响性能，又非常具有成本效益。

最后，根据8K、16K相机的特点和选型建议总结如下：

• 8K相机在感光性能、边缘畸变和纵向精度上具有性能优势。

• 16K相机在横向精度和成本效益上具有优势。

• 超高精度+低产速推荐16K。

• 50μm~100μm+高速场景，首选8K相机。
  

当然，在线检测要考虑的工况颇多，很多因素都会影响最终的检测效果，如果您还在为选择哪个型号的相机发愁，或者有其他的技术顾虑，可以直接联系小德。

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