全域性快門與捲簾快門：檢測該選哪一種
快門型別只是規格書上的一行，卻在無聲中決定一項檢測能否成立。它不是品質高低的排序，更貴的感測器往往恰恰是捲簾的。它要回答的問題是：拍照那一刻，您的產品是否在運動。
機理上的差別
全域性快門
感測器上所有畫素在同一瞬間開始並結束採光。整幅畫面是時間上的單一快照，因此無論產品當時在做什麼，它的每一部分都在同一時刻做著同一件事。
捲簾快門
感測器逐行從上到下讀出。畫面底部比頂部晚了一瞬間才被採集。對靜止產品無關緊要；對運動產品，每一行看到的產品位置都略有不同。
這個行間延遲就是全部原因。它會產生傾斜：橫穿視場的產品被記錄成傾倒的樣子，因為感測器讀到底部行時產品已經移動了。矩形變成平行四邊形，圓孔變成橢圓，直邊變成斜邊。
這比聽起來更重要。傾斜不是可以被平均掉的噪聲，而是一種系統性幾何誤差，其大小取決於產品運動的速度，也就是說同一個產品在不同產線速度下會量出不同結果。
捲簾快門與運動模糊不是同一個問題
這兩者經常被混為一談，而解決其中一個並不能解決另一個。
運動模糊
產品在單次曝光期間移動了，因此邊緣拖影。兩種快門都會受影響。解決辦法是縮短曝光，也就意味著需要更多光。
捲簾快門傾斜
產品在頂部行與底部行被讀出之間移動了。只有捲簾快門會受影響。縮短曝光無法解決，因為讀出時間該多長還是多長。每一行都可以完全清晰，而整幅畫面在幾何上依然是錯的。
所以在運動產線上有兩個彼此獨立的問題要解決。曝光負責模糊，快門型別或頻閃光源負責傾斜。
頻閃光源這個例外
可以讓捲簾快門表現得像全域性快門，訣竅是控制光而不是控制感測器。在遮光罩內開啟快門，觸發一次極短的高強度閃光，然後完成讀出。產品只在閃光持續的時間內被照亮，因此無論何時被讀出，每一行記錄的都是同一瞬間。
這種方式效果好且常見，但有前提條件：
- 工位必須足夠暗，使環境光在讀出期間不產生任何貢獻，這通常意味著要加遮光罩。
- 您需要頻閃控制器和能達到該強度的光源，因此照明不再是一個簡單的常亮環形燈。
- 閃光必須與觸發和讀出同步，這就多了一項要除錯的內容，也多了一處可能失準的地方。
作為粗略參考，我們自己的相機說明了這種取捨：OV80i 使用捲簾快門，無頻閃時曝光 16 毫秒，加頻閃後約 10 微秒。這是三個數量級的差距，也正是一個感測器能不能檢測運動產品的分界線。
如何取捨
先回答一個問題：拍攝那一刻產品在運動嗎？
| 場景 | 選擇 |
|---|---|
| 產品步進並在相機前停住 | 都可以。沒有運動時快門型別就不重要了，改按解析度來選。 |
| 產品在輸送帶上連續運動 | 全域性快門，或在遮光工位內使用捲簾快門配頻閃。 |
| 您要給出運動產品的尺寸資料 | 全域性快門。傾斜就是測量誤差，且隨產線速度增大。 |
| 相機裝在機器人手臂上 | 全域性快門，除非手臂在拍攝前已完全靜止。 |
| 連續卷材、捲筒或片材 | 全域性快門，或使用線掃相機，後者從設計上就繞開了這個問題。 |
| 您需要極高解析度且產品可以停下 | 捲簾快門是合理選擇。高解析度感測器往往是捲簾的，而讓產品停下就消除了缺點。 |
一個實際案例。輸送帶上意麵的裂紋意味著連續運動、有機形狀和細微缺陷。這個組合需要全域性快門，因為在不規則產品上，傾斜與產品本身確實不規則無法區分。我們在該應用上的實際部署使用了 OV20i，它是全域性快門。
規格書上要確認什麼
- 明確寫出的快門型別。如果沒寫，就當作捲簾，因為全域性快門是廠商會主動宣傳的賣點。
- 最短曝光時間；若感測器為捲簾，還要看加與不加頻閃兩種情況。兩個數字之間的差距說明了頻閃起了多大作用。
- 是否有硬體觸發輸入。軟體定時會漂移，而在高速產線上，這點漂移就是整個缺陷的尺度。
- 幀率要比產線節拍有餘量，且要算上判定和執行的時間，而不只是拍攝的時間。
我們的光學計算器中包含一個最大產品速度計算器，它以您的運動模糊容差和可用曝光時間（含加與不加頻閃）為輸入，給出在影象仍然可用的前提下產線能跑到的最快速度。工業相機指南涵蓋了感測器選擇的其餘部分；照明與本主題不可分割，因此我們關於機器視覺照明的文章值得一併閱讀。若要了解整個工位而不只是相機，請看機器視覺系統.
常見問題
全域性快門和捲簾快門有什麼區別？
全域性快門讓感測器所有畫素在同一瞬間曝光，因此整幅畫面是時間上的單一快照。捲簾快門逐行讀出感測器，因此影象底部比頂部稍晚被採集。對靜止產品，這個差別無關緊要。對運動產品，行間延遲使每一行記錄到的產品位置不同，從而使影象幾何發生傾斜。
為什麼捲簾快門會讓運動產品變形？
因為在感測器自上而下讀出的過程中產品一直在移動。讀到下部行時產品已經前進，於是矩形記錄成平行四邊形，圓孔記錄成橢圓，直邊記錄成斜邊。誤差大小隨產品速度增大，也就是說同一個產品在不同產線速度下會量出不同結果。
捲簾快門傾斜和運動模糊是一回事嗎？
不是，而且需要不同的解決辦法。運動模糊是產品在單次曝光期間移動造成的拖影，兩種快門都會出現，縮短曝光即可解決。捲簾快門傾斜是產品在首行與末行讀出之間移動造成的幾何畸變。縮短曝光無法解決傾斜，因為讀出時間該多長還是多長。每一行都可以完全清晰，而整幅畫面的形狀依然是錯的。
頻閃光源能讓捲簾快門在運動產線上可用嗎？
可以，而且這是常見做法。在遮光的暗工位內，一次極短的高強度閃光只在讀出時間的一小部分內照亮產品，因此無論何時被讀出，每一行記錄的都是同一瞬間。前提條件是：環境光在讀出期間不得有任何貢獻；需要頻閃控制器和能達到該強度的光源；閃光必須與觸發同步。作為量級參考，捲簾快門感測器無頻閃時可能需要 16 毫秒曝光，加頻閃後約 10 微秒。
檢測該用哪種快門？
如果產品步進並在相機前停住，兩種都可以，應改按解析度選擇。如果產品連續運動、您要給出運動產品的尺寸、相機裝在機器人手臂上，或您檢測的是連續卷材，請使用全域性快門，或在遮光工位內使用捲簾快門配頻閃。當您需要極高解析度且可以讓產品停下時，捲簾快門是合理選擇，因為高解析度感測器多為捲簾。
工廠檢測是不是一定要用全域性快門？
不一定，但工廠裡大多數被拍攝物件都在運動，所以全域性快門是更保險的預設選擇。真正決定的問題是拍攝那一刻產品是否在運動，而不是應用是否屬於工業場景。放在步進工裝上並完全停住的產品，可以徹底消除這個顧慮。
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