대량 인쇄나 곡물 및 과일 검사와 같은 웹 어플리케이션에서는
개체가 끊임없이 이동하기 때문에 라인 스캔 카메라가 적합한 선택입니다.
이러한 환경에서는 인쇄된 자료나 검사 대상이
고속으로 이동해야 하므로 빠른 처리 속도가 핵심이기 때문입니다.
그러나 라인 스캔 카메라로 고속으로 움직이는 개체를 촬영할 때, 조명 문제가 발생할 수 있습니다.
고속 촬영에는 충분한 노출이 필요한데, 이를 위해 강력한 조명을 사용하는 경우가 많습니다.
문제는 이런 조명이 매우 밝고 고가일 뿐만 아니라, 심지어 물체에 손상을 줄 가능성도 있다는 점입니다.
그렇다면 웹 속도를 늦추거나 고가의 조명을 사용하는 대신, 이 문제를 어떻게 해결할 수 있을까요?
정답은 바로 비닝(Binning)이라는 카메라 기능입니다.
| 비닝(Binning)이란?
비닝(Binning)은 인접한 두 픽셀이 캡처한 빛의 데이터를 결합한 후, 이를 단일 픽셀 값으로 출력하는 기술입니다.
각 픽셀이 수집한 빛의 정보를 합산하여 밝기를 높이고, 결과적으로 어두운 환경에서도 더 밝고 선명한 이미지를 촬영할 수 있게 합니다.
EX) 라인당 4096개의 픽셀을 가진 라인 스캔 센서에서 비닝을 사용하면, 모든 픽셀을 2개씩 결합하여 2048개의 픽셀로 줄이는 대신, 밝기는 2배로 향상된 이미지를 생성할 수 있습니다.
디지털 카메라의 센서 픽셀은 노출 중 받은 빛의 양에 따라 광도 값을 기록합니다.
그러나 라인 스캔 애플리케이션에서는 이미지가 한 번에 한 라인씩 캡처 되므로, 노출 시간이 짧아 빛을 충분히 받아들이지 못할 수 있습니다.
이를 해결하기 위해 비닝(Binning) 기능이 활용됩니다.
듀얼 라인 구조를 가진 최신 라인 스캔 센서는 두 라인을 동시에 노출하여 비닝을 지원하며,
픽셀을 수평, 수직 또는 양방향으로 결합할 수 있습니다.
특히 수평과 수직 비닝을 모두 적용하면 밝기를 최대 4배까지 향상시킬 수 있습니다.
결과적으로, 비닝을 통해 픽셀의 유효 크기가 확대되어 노출 시간 동안 더 많은 빛을 수집할 수 있으며,
이를 통해 훨씬 밝고 선명한 이미지를 얻을 수 있습니다.
| Sweep 시리즈 SW-4000TL-PMCL 4K 3라인 라인 스캔
픽셀 비닝 기능을 활용하여 이미지 밝기를 효과적으로 조정할 수 있는 제품으로는 JAI의 Sweep 시리즈가 있습니다.
Sweep 시리즈는 픽셀 비닝 기술을 통해 밝기와 이미지 품질을 정밀하게 최적화하며,
다양한 작업 환경에서도 신뢰할 수 있는 성능을 제공합니다.
Sweep 시리즈 SW-4000TL-PMCL
SW-4000TL-PMCL 모델은 JAI의 Sweep+ 시리즈에서 프리즘 기술이 제공하는
최고 수준의 정밀도가 필요하지 않은 어플리케이션에 탁월한 컬러 라인 스캔 성능을 제공하는 고속 3라인 스캔 카메라입니다.
시장에서 가장 빠른 3 x 4096 컬러 라인 스캔 카메라 중 하나로, 8비트 출력에서 최대 66kHz의 라인 속도를 제공합니다.
3라인 카메라 개념
Sweep 시리즈 SW-4000TL-PMCL 4K 3라인 라인 스캔 카메라는
적색, 녹색 또는 청색 필터가 탑재된 3개의 센서 라인을 사용하여 이미지를 생성하고
이를 디지털 방식으로 RGB 출력의 싱글 라인으로 결합합니다.
각 필터가 파장에 따라 장면 광의 일부를 차단하기 때문에 3개 라인을 모두 합치면 장면 밝기의 100%까지 합산됩니다.
3라인 카메라 예시 : 비닝 Off
각 라인의 기본 픽셀은 7.5 µm x 7.5 µm 크기의 정사각형입니다.
인쇄된 지폐가 빠르게 이동하는 롤을 촬영할 때, 비닝을 끄고 노출 시간을 모션 블러가 없을 만큼 짧게 설정하면|
픽셀이 충분한 광을 캡처하지 못해 이미지가 어두워지고 디테일이 보이지 않게 됩니다.
듀얼 라인 3라인 센서
JAI SW-4000TL-PMCL 4K 3라인 카메라에는 비닝 기능이 탑재되어 있습니다.
또한 이 카메라의 센서는 각 색상에 대해 2개의 인접한 라인이 있는 총 6개 라인을 특징으로 하는 아키텍처를 가지고 있습니다.
이를 통해 수평 방향(2x1), 수직 방향(1x2) 또는 양방향(2x2)으로 비닝을 구성할 수 있습니다.
3라인 카메라 예시: 2x2 비닝
2x2 비닝을 활성화하면 유효 픽셀 크기가 15µm x 15µm로 증가하며,
동일한 라인 속도와 조명 조건에서 4배 더 많은 광을 캡처할 수 있습니다.
라인당 해상도는 2048 픽셀로 줄지만,
FOV내에서는 이를 허용하여 처리 속도의 손실 없이 조명 문제를 해결할 수 있습니다.
| 프리즘 라인 스캔 카메라의 비닝
픽셀 크기 옵션
JAI의 프리즘 기반 라인 스캔 카메라는 독립된 센서를 통해 비닝 기능을 효과적으로 활용할 수 있습니다.
각 센서는 7.5µm x 7.5µm 정사각형 픽셀 2개 라인과 7.5µm x 10.5µm 직사각형 픽셀 2개 라인을 포함하며,
간격 없이 배열된 구조로 싱글 또는 듀얼 라인 모드에서 선택적으로 작동합니다.
이를 통해 수평, 수직 비닝 또는 결합된 비닝으로 최대 15µm x 15µm 또는 15µm x 21µm의
유연한 픽셀 크기를 제공합니다.
비닝은 인접한 픽셀의 데이터를 결합해 신호를 증가시키고,
노이즈를 평균화하여 신호 대 노이즈 비율(SNR)을 개선합니다.
비닝 기능이 탑재되어 있는 JAI SW-4000TL-PMCL 제품에 대해 궁금하시다면,
화인스텍으로 문의주세요!
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