前言

为了使用Line Sensor获得准确的2D图像，必须将拍摄物体移动速度与扫描速度设为相同

※Scan Rate : 每1行拍摄时间

当分别设置被摄对象的移动速度和相机的扫描速率时，当相机的扫描速率固定并且更改被摄对象的移动速度，这时记录的视频会被拉伸或缩小。为了确保准确拍摄而使用编码器同步拍摄。

这是根据被摄体移动速度和Scan Rate，旋转编码器同步进行设置的方法。

在此页通过使用AIPTool关于编码器同步拍摄概要，编码器相关的问题进行描述。

 

编码器概要

编码器是一种传感器， 可检测主轴的旋转方向，移动量，角度。
根据移动量，对称为A相和B相的脉冲进行计数，以检测载物台的传输速度（=对象的移动速度）。
通过使用编码器，可以使被摄体的移动速度和Scan rate进行拍摄。

编码器大致分为 Incremental编码器和 Absolute编码器。

AVAL DATA的Frame Grabber是可只用Incremental编码器。

Incremental编码器在轴旋转的时候会显示A端B端Z端，三种类的信号。
※Incremental编码器有3种输出;[A相输出], [A,B相输出] , [A,B,Z相输出]

 

AVAL DATA主板只能连接具有线路驱动器输出(RS422输出)的编码器。

 

编码器使用装置

我们来介绍一下使用编码器的结构。

如下是使用编码器和CC（Camera Control）信号来拍摄的设备结构。

 

  1. 编码器轴在传送带上旋转时，对象移动
  2. 通过编码器旋转输出A,B,Z相。
  3. A,B,Z相从电缆转移到扩展电缆和主板。
  4. 电路板接收A,B,Z相并相应输出CC信号。
  5. 相机接收CC信号（1行）并拍摄。

根据皮带输送机的移动速度输出A,B,Z相 这样即使在移动速率不固定的情况，也能防止拍摄影像比实际的被拍摄体增加或减少。

 

编码器信号和板卡操作

在说明如何配置板卡之前，请简要介绍输入编码器信号时板卡的操作。

输入编码器信号后，开发板将编码器信号脉冲的数量计数到※任意值。

※该任意值称为Starting Point或Sampling Interval。

当计数值达到任意值时，将生成※同步脉冲以捕获图像（输出CC信号或拍摄一行）。

※同步脉冲-主板内部信号。

→有关同步脉冲的详细信息，请参见以下Starting Point和Sampling Interval设置。

 

为了应对各种情况，有必要设置适合各种情况的主板。

以下部分说明如何设置 AVALDATA 电路板。

 

 

主板设置

这次我们来了解一下如何设定Frame Grabber。

AVALDATA CameraLink Frame Grabber使用 AIP Tool可进行安装。

首先将AIPTool的Setup画面open后，以8个项目（红边框）可变更编码器的设置。

 

 

编码器同步使用设置

可设置关于编码器同步使用，可选择的编码器模式为两种，Relative，Absolute 。

 

◆相对(Relative)计数模式
如下说明关于相对Count模式动作的设置。

[Setting]

  • Starting Point         = 100
  • Sampling Interval  = 4

 

[Process]

综下所述是对于上面一图的说明。

  1. Count start 输入触发器
  2. Count start
  3. Count到达 100(Starting Point) 时候会产生同步脉冲
  4. Count reset
  5. Count start
  6. Count到达 4(Sampling Interval) 时候会产生同步脉冲
  7. Count reset
  8. 之后反复5～7 process

 

◆绝对(Absolute)计数模式

如下设置是关于绝对Count模式的内容 。

[Setting]

  • Starting Point         = 100
  • Sampling Interval  = 4

[Process]

  1. Count start 触发输入
  2. Absolute count 开始计数
  3. Absolute count 达到100时发生同步脉冲
  4. Absolute count 继续计数
  5. Relative count 开始计数
  6. Relative count达到4时发生同步脉冲
  7. Relative count 重置
  8. 之后重复5到7 process

※编码器信号以count stop变为start进行重置

 

编码器信号输入脉冲

从AB相或A相中选择使用的编码器信号输入脉冲。

 

◆编码器计数方法

基本上，上升沿(Rising Edge)和下降沿(Falling Edge)都是在编码器输入时计算的。

・A相的情况

 

・AB相的情况

 

选择编码器信号的旋转方向

编码器轴可以向两个方向旋转：CW（顺时针）, CCW（逆时针）。

请参见如下图

当B相比A相晚90度输出时，CW（顺时针）。

如果A相的输出晚于B相90度，则使用CCW（逆时针）。

 

Starting Point和Sampling Interval的设置

当编码器计数达到“Starting Point”或“Sampling Interval”值时，将出现一个同步脉冲。

  • Starting Point： 从编码器计数开始到第一个同步脉冲的编码器计数
  • Sampling Interval：第一个同步脉冲后的同步脉冲间隔（编码器计数）

当发生同步脉冲时，该主板要如下操作。

  1. 输出CC信号
  2. 1行拍摄图像数据

通过拍摄方法执行1或2的动作。

※根据设置，计数器可能会在同时发生脉冲的时间进行复位。

 

Z相使用设置

选择Z相使用是否。

与A相或B相不同，Z相每转编码器一回仅输出一次。

启用后，Z相可以设置为编码器的计数开始触发。

 

Count start 触发器的设置

为将编码器进行count，输入参数。

您可以选择：

Z相编码器可以通过Count start触发器来设置。

 

CC1Shot是一种使用外部触发器而不是编码器来生成同步脉冲的设置。

在一个外部触发脉冲中出现一个同步脉冲。

即，使用外部触发器=同步脉冲。

 

动作模式的选择

编码器输入模式可设为编码器SCAN式、编码器Line式。

◆编码器的扫描模式

每当出现同步脉冲时，此模式都会输出CC信号。

当您想用编码器控制相机的拍摄时，此功能很有用。
必须确保将相机设置为随机快门（通过CC信号控制）模式。

从同步脉冲生成到数据输出（视频）的时序图如下。

根据操作顺序的时序图示意图如下。

在如上所示的编码器扫描模式下，只有输入CC信号后相机才会工作，并且直到发生同步脉冲后，主板才会输出CC信号。并且在编码器扫描模式下，将从相机输出的图像数据导入。

◆编码器Line选择模式

检测到一致脉冲后，输入第一个摄像机数据（LVAL）。

仅通过编码器控制接收影像数据的时可得到更好的效果。

从同步脉冲到数据输入（视频）的时序图在如下。

如下图是图样化的时序图。

<摄像机设置为 Free run时>

即使相机始终以自由运行的方式拍摄，在出现同步脉冲之前，电路板也不会接收视频数据。

<摄像机设为曝光控制的情况下 (CC信号同步) >

相机始终与CC信号同步拍摄，但是直到出现匹配脉冲，电路板 接收图像数据。

 

问题案例

最后说明关于如何解决以下问题。

・与编码器信号不同步时

・Line rate低于预期值

・拍摄的图像比预期的图像被拉长或者压扁时

・图像的焦点不匹配且模糊时

・拍摄对象的移动速度改变时，拍摄图像的亮度也会改变的情况

・设置相对计数模式时编码器计数没有变化的情况

编码器在控制下，通常会发生上述的问题。
以下介绍编码器引起的问题。

 

◆如果编码器信号不同步的情况
Check)您的相机是否设置为Free run?

图像采集卡： 编码器扫描设置
摄像机：Free run设置

在这种情况下，照相机将继续拍摄而无需等待主板发出的CC信号，并且图像采集卡会从照相机获取所有图像。

因此，不可能与编码器信号同步输入。

如果将电路板配置为进行编码器扫描，请确保将摄像机更改为CC信号同步。

◆Line rate 低于预期值
Check) CC信号周期晚于同步脉冲生成周期吗?

当使用编码器扫描模式时，主板设置CC信号的周期和脉冲宽度，但是根据编码器信号输入频率和电路板设置状态，可能会出现以下现象。

如上图所示，当达到同步脉冲 > CC信号的周期时，一些同步脉冲将被忽略。

使用编码器扫描模式时，与CC信号的周期相比不能增加Line rate。

 

※AIPTool具有检查同步脉冲的产生周期和CC信号的周期数据完整性的功能。

请检查以下方法。

 

显示Setup屏幕的步骤5时，出现以下屏幕。

您可以输入编码器的频率。

如果在设置上出现问题，该项目将以红色显示。

当鼠标光标悬停在该项目上方时， 将提示警告信息。

通过如下方法可设置取消提示。

  1. 降低编码器频率
  2. 提升Sampling Interval值
  3. 提升CC信号的周期

※通过AIPTool的I / O状态显示来检查当前在板上输入的编码器频率。

要更新I/O状态显示，请单击AIPTool屏幕左上方的Board Info更新按钮。

※

将CC信号周期设置在图像采集卡的主要原因

如果编码器信号输入周期过短，CC信号输出周期也会加快。

如果输入的CC信号超出摄像机规格，则摄像机可能会发生故障。

因此您可以通过设置主板的CC信号的周期来可预防问题的发生 。

 

◆比预期相比，图像被拉长或压扁的情况时
Check)被摄体的移动速度和相机的图像（或主板捕获）定时是否正确?

当编码器周期与拍摄对象的移动速度不匹配时发生的问题。

  • 图像被拉长时：移动速度比摄影（影像）周期慢。
    →增加Sampling Interval值。
  • 图像被压扁时 ：移动速度比拍摄（视频）周期快。
    →降低Sampling Interval值。

◆由于聚焦不正确，出现图像模糊现象
Check)不使用TDI相机吗?

TDI相机是一种根据被摄物体的运动而拍摄，同时一点一点地对被摄物体进行积分，并且能算出累积亮度值。

但是，如果Scan rate与拍摄对象的移动不匹配，则通过其他点的积分，把拍摄的图像变模糊。

相机的集成方向和传感器与移动方向不垂直时，会发生相同的情况。

 

◆改变拍摄对象的移动速度会改变记录图像的亮度的情况
Check)相机是否设置为曝光(暴露)时间= CC信号周期?

根据相机的不同，有一种模式会每分钟暴露一次CC信号。

在这种情况下，曝光时间根据被摄体的转送速度而改变如下。

・ 被摄体的传送速度慢→CC信号周期缩短→曝光时间变长

・ 被摄体的传送速度快→CC信号周期延长→曝光时间缩短

如果曝光时间根据被摄体的移动速度而变化，现视频图像亮度值偏差现象，
因此两个必选之一，因此应改进以下两个之一。

  1. 将相机设置设置为“曝光时间” = “CC信号周期以外”
  2. 将图像采集卡配置设置为编码器line模式

◆设置为相对计数模式时，编码器计数没变化的情况

Check)捕捉不停止吗?

相对计数模式在开始记录（Snap or Grab）之前不计数。

检查计数变化时，执行拍摄开始模式（Snap or Grab)。

以下为检查编码器计数的方法。

<对于相对计数模式>

 

<对于绝对计数模式>