应用案例 Solutions
面阵扫描相机：采用二维矩阵式感光单元的成像设备
点击次数：42 更新时间：2026-10-16
面阵扫描相机通过面状扫描光线一次性捕获完整二维图像，无需依赖被测物与相机的相对运动完成成像，是工业视觉、科学成像等领域的核心视觉采集设备。
核心特征是采用二维矩阵式感光芯片，单次曝光即可采集完整二维图像，无需像线阵相机那样依靠物体运动逐行拼接图像。它广泛应用于工业缺陷检测、尺寸测量、视觉定位、外观识别、半导体检测、物流分拣等场景，兼具系统搭建简单、图像直观、通用性强等优势，是自动化视觉系统的核心感知器件。
像素矩阵并行感光，一次触发得到整张图像，图像直观，可同时获取目标的位置、轮廓、面积、形状等二维信息，不需要复杂的运动同步编码器，视觉算法开发更简单。
静态工件、机械手定点拍摄场景下，相机固定即可成像，对运动控制要求低。整套视觉系统由相机、镜头、光源、计算机组成，调试便捷，部署周期短。
传感器尺寸、像素规格覆盖从几十万像素到数千万像素，可根据检测视场、精度需求自由选型；彩色 / 黑白、全局 / 卷帘快门版本齐全。
单张图像可同时完成定位、OCR 字符读取、外观缺陷检测、尺寸测量、目标计数等复合任务，适合多特征同步检测的视觉工位。
阵扫描相机的成像流程分为光学投射、光电转换、电荷读出、信号数字化四个阶段，核心器件为光学镜头、面阵图像传感器(CCD/CMOS)、信号处理电路与数据输出接口。
1. 光学成像
被测物体反射 / 透射光线，经由镜头汇聚并聚焦到传感器的感光平面。镜头的焦距、光圈决定视场大小、景深与进光量；光源配合镜头，保证传感器表面获得均匀可控的光照，为后续光电转换提供基础。
2. 光电转换
传感器由大量感光像素按行列构成矩形矩阵。每个像素单元内置光电二极管，光子照射后产生光生电荷，积累的电荷量与入射光强、曝光时间成正比。
- 单色相机：像素仅记录光强信息；
- 彩色面阵相机：传感器表面搭载拜耳彩色滤光片，每个像素只接收单一颜色波段，后端通过插值算法还原彩色图像。
3. 快门机制
快门模式是面阵相机关键的技术分支，直接决定运动物体成像效果：
1. 全局快门：传感器所有像素同时开始、同时结束曝光，曝光完成后统一读出电荷。拍摄高速运动物体时不会产生图像拖影、形变，适合高速定位、动态检测；但芯片结构复杂、成本更高。
2. 卷帘快门：像素按行依次曝光、逐行读出。同一帧画面中，不同行曝光时间存在时间差。拍摄高速运动目标容易出现倾斜、拉伸变形；优势是芯片功耗低、成本低、分辨率选择丰富，多用于静态或低速场景。
4. 电荷读出与数字化
曝光结束后，像素存储的电荷信号按行列顺序读出，经过放大、降噪、模数转换，将模拟电荷信号转为数字图像数据，再通过 GigE、USB3、CoaXPress 等接口传输给上位机视觉软件，完成图像采集。
