[산업자동화] 머신비전 - 에어리어 스캔 카메라
노출(Exposure)과 판독(Readout)
영역 스캔 CCD 센서를 일시적으로 리셋(RESET) 상태로 설정할 수 있습니다. 이 조건에서는 빛이 센서의 영향을 미치지 않습니다. 그리고 포토사이트에 남아 있을 수 있는 모든 전하가 제거됩니다.
촬상을 하기 위해 센서는 리셋 상태를 떠나 노출(EXPOSURE) 상태로 전환합니다. 이 상태에서 포토사이트는 받는 빛의 강도에 비례하는 속도로 전하를 생성합니다. 노출 시간이 길어질수록 전하는 더 커집니다. 결과적으로 노출 시간을 늘리는 것은 카메라의 감광도(sensitivity)를 높이는 수단입니다.
노출 상태가 끝나는 지점은 "트랜스퍼 게이트"라고 하는 이벤트로 인식합니다. 이 순간, 전체 프레임의 포토사이트에서 생성된 개별 전하는 따로 보관되어 CCD 센서 출력으로 이동할 준비가 됩니다. 동시에 포토사이트의 전하가 모두 소진됩니다. 이렇게 하면 리셋 기능과 동일한 상태로 포토사이트가 설정됩니다.
전송 게이트 지속 시간은 짧고 인터라인 전송 유형 영역 스캔 CCD 센서의 경우 거의 즉각적입니다.
트랜스퍼 게이트 이후 CCD 센서는 판독 단계에 들어갑니다. 전송 게이트 순간에 보관된 전체 프레임의 개별 전하를 추출하는 데 일정한 시간이 소요됩니다. 전하는 전압으로 변환되어 CCD 센서 외부로 직렬로 전달되며 카메라 출력에서 비디오 신호로 사용할 수 있게 됩니다.
비동기 리셋 (Asynchronous Reset) 노출 제어
많은 산업용 등급 카메라는 노출 제어를 활성화하는 동시에 비동기식 재설정을 허용합니다. 이는 사용자가 원하는 시점에 "노출-판독" 시퀀스로 들어가게 할 수 있다는 것을 의미합니다.
노출 상태에서 카메라에 인식된 이미지는, 판독 상태 때 카메라 외부로 전송됩니다. 관찰된 장면이 움직이는 경우 흐림 효과를 제거하기 위해 노출 기간을 짧게 유지하는 것이 좋습니다.
그림은 두 개의 연속적인 카메라 사이클을 보여줍니다. 주어진 사이클의 노출 상태가 이전 사이클의 판독 조건과 겹치는 일은 거의 일어나지 않습니다.
동기식 스캐닝 (Synchronous Scanning) 노출 제어
비산업용 카메라는 비동기 재설정 기능을 지원하지 않습니다. 이는 프레임 판독 상태가 반복됨을 의미합니다. "프레임 속도"라고 하는 주파수에서 주기적으로 발생합니다. 이를 동기식 스캐닝 모드라고 합니다.
이는 동기식 스캐닝이 노출 제어 기능을 제공하지 않는다는 의미는 아닙니다. 대부분의 동기식 카메라에서는 노출 및 판독 상태를 중첩시킬 수 있습니다. 이 기능을 흔히 "전자 셔터"라고 합니다.
영구 노출 (Permanent Exposure)
영구 노출 기능을 사용하면 동기식 스캔 영역 스캔 카메라의 감도가 극대화됩니다. 이는 전송 게이트가 센서 픽셀에서 모든 전하를 제거하여 새로운 노출 조건이 발생하기 위한 올바른 상황을 설정하기 때문에 가능합니다.
끝.
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