機械視覺應用在各種產業的生產制造及品質檢測已是深入人心。利用機械視覺可以提升檢測精度或加速生產速度，因此逐漸變成許多生產檢測設備必備的一環。 目前市面上的影像檢測系統大多采用面掃描(Area-scan)的攝影機進行影像的采集及分析, 但是隨著產品尺寸的加大(例如PCB, LCD面板, 晶圓), 在提高產能及精度的要求下, 面掃描攝影機的分辨率及取像速度開始無法滿足這些要求, 而人們也開始意識到線掃描(Line-scan)攝影機的分辨率及取像速度才能滿足這些產業需求。

但是線掃描的檢測系統必需利用運動速度才能取得面積影像，這與面掃描的影像檢測系統只要單純的曝光即可取得面積影像的工作原理是完全不同的。因此對于許多原本熟知面掃描影像檢測系統的設計者而言，要跨入線掃描影像檢測系統，除了要了解線掃描系統的工作原理及如何選擇主要組件外，最重要也是最基本的是如何得到正確且等比例的線掃描影像。

線掃描影像檢測系統架構及主要組件

目前線掃描系統架構除了控制的主機系統及機構外, 主要組件分為視覺及運動控制兩大類組件。視覺組件主要包括：線性掃描攝影機, 鏡頭(Lens), 燈源(Lighting), 影像采集卡(Frame Grabber)；運動控制的部份則可能包括：馬達, 馬達驅動器, 運動控制卡或PLC, 有時會搭配傳感器(Sensor)或位置比對器作對象到位偵測輔助。

（1）線掃描攝影機(Line-scan Camera)
目前市面上的 Line-scan Camera 分辨率從 512, 1024,2048, 4096, 8192,至12288像素(pixels)都有,通常剛開始接觸線掃描系統的使用者在挑選 Line-scan Camera 時, 大多只注意到分辨率是否能夠符合系統的目標精度需求, 而忽略了Line-scan Camera 本身的接口規格會影響影像采集卡的選擇性, 另外Camera的設計特性究竟適不適合系統的需求, Line-scan Camera 的掃描頻率(Line-Rate)的計算方式以及為什么有些Line-scan Camera掃描的速度可以提升4倍甚至是8倍?

（2）影像采集卡的選擇
Line-scan Camera 由于取像數據量大，因此多為數字式。目前影像采集卡主要就是以DSP架構跟非DSP架構兩大主流。雖然DSP架構可以做影像前處理并節省系統時間, 但由于影像卡廠商大多不開放給使用者自行更改, 故在價格及功能彈性上的考慮而言，國內市場使用者還是以非DSP架構居多。此外, 在選擇影像卡時系統取像的最大可能數據量及數據接口也是考慮因素的一部份。

（3）光源的選擇
在選擇輔助光源時, 切勿將區域掃描(Area-scan)用的交流電(AC Power)光源用在線性掃描(Line-scan)上, 線性掃描應該選用交流電(DC Power)光源作為輔助。除了交流電的光源閃爍頻率問題外, 另外光源的選擇及使用上還要注意：光源的色溫、光源的均勻度、燈源的生命周期、光源的架設位置等。

（4）鏡頭的選擇
就Line-scan Camera 而言，通常只要分辨率大于2048pixels(含)以上, 攝影機廠商便會將接環設計成F-Mount (背焦距離為12mm)。對于2048pixels以上的 Line-scan Camera 來說，采用F-Mount (接環內徑約43mm) 鏡頭較佳, 但 F-mount 規格的鏡頭多設計用于單眼攝影像機用途, 故規格不如C-Mount 及CS-Mount 鏡頭多樣化，同時價格上較高。

（5）運動控制的種類與特性
－PLC vs. PC Based。運動控制以PLC起源較早, 而PC-based 的運動控制是近十年的趨勢, 但是早期使用慣PLC的系統設計者很難快速的由PLC轉移到 PC-based 上, 主要的原因是硬件的控制架構及編程的邏輯與接口幾乎完全不同。一套線性掃描的影像系統，它的運動控制究竟是PC-based 還是PLC較為合適？

PLC 架構本身是通過串行訊號(RS-232或RS-485)下達運動速度位置等指令, 這種架構在作Area-scan 的影像系統搭配上問題不大, 但是一旦應用在Line-scan 的影像系統時, 由于 Line-scan 對于每條 Line 的觸發取像位置要求十分高，需要使用橋接接口的轉換后再將訊號送給影像處理平臺，因此遇到高速取像時訊號遺失的機會便非常高；PC-based 架構是利用運動控制卡送出指令脈沖去下達位置及速度, 并通過編碼器傳回馬達的反饋脈沖，同時可以在行進過程中進行位置比對功能，由于無需經過橋接接口的轉換，因此可讓Line-scan的每條Line的觸發取像同步且正確。

如何得到等比例的線掃描影像

由于Line-scan Camera 每次感光成像都是只有一條線的FOV, 因此必需通過運動速度下的連續取像才會形成面積影像, 也就是說每套線性掃描影像系統它至少是含1軸以上的運動控制才能取像運作。 但是并不是有連續的運動就可以取到正確的影像, 通常運動速度如果跟取像頻率不一致，則取像出來的結果不是變形就是有些線段數據根本沒掃描到, 因此對于如何取得正確而且等比例的線性掃描影像, 筆者在此提供包括基礎測試及整合測試的參考要點。

（1）基礎測試

PC-based的系統大多通過運動控制卡控制馬達驅動器，因此在運動控制的基本動作上首要確認運動控制卡所發出的指令脈沖必需要跟編碼器的回饋脈沖調整一致,。

由于Line-scan Camera 并不像 Area-scan Camera 有較大的感光面積, 因此第一次使用 Line-scan Camera 的使用者都會對于幾乎看不到光影成像(特別是把鏡頭裝上去之后)而感到困惑, 進而懷疑到底是 Line-scan Camera 沒設定好還是壞掉了, 有時甚至懷疑是不是影像卡的問題, 以下是幾個簡單的檢查方法。

－將Line-scan Camera 接至影像采集卡, 利用 Line-scan Camera 廠商提供的設定工具程序, 先確定Camera 設為內同步模式之后再利用影像采集卡的取像工具程序試取像, 取像時可以不用裝鏡頭而直接將Line-scan Camera 的CCD Sensor 直接面對燈光, 正常取到像時可以看到光線的反應。

－另一種方式是利用Line-scan Camera 內建的測試影像去測試。首先必需要使用Camera的設定工具程序將輸出模式改設定為輸出Test Pattern, 則正常狀況下影像采集卡那端就會接收到Test Pattern 的影像。

－當上述方法皆取不到影像且影像卡的取像工具程序顯示沒有訊號輸入時, 則有下列幾種可能：Camera 接到影像卡的連接端口設定錯誤, 例如明明接到B接頭卻設定成A接頭；Line-scan Camera 電源沒接；Camera 的訊號線有問題, 請換條線試試；Camera 有問題。

－當然影像卡壞掉的狀況也不無可能, 但最好是先到系統的硬件管理員下先查看是否是驅動程序沒裝好,或者是驅動裝了但認不到卡, 要是連卡都認不到時請換個PCI插槽或計算機試試。