Üretim hatlarında sürekli akan malzemelerin (kumaş, folyo, etiket, metal coil, film tabanlı ambalajlar vb.) kalite kontrolünde en büyük zorluklardan biri, yüzeyin tamamını yüksek çözünürlüklü şekilde kesintisiz olarak görüntüleyebilmektir. Klasik area-scan kameralar, tek karelik bir görüntü elde ettiği için geniş yüzeylerde hem çözünürlük hem de hız açısından yeterli olamaz. Yüzeyin tamamını görebilmek için ya bant hızı düşürülmeli ya da birden fazla kamera konumlandırılmalıdır. Bu tür çözümler pratikte hem maliyeti artırır hem de sistemin kararlılığını azaltır.
Geliştirdiğimiz uygulamalarda bu problemi çözmek için line-scan kameralar kullanıyoruz. Line-scan kameralar, her tetikleme anında yalnızca tek satırlık bir görüntü alır. Bu satır, konveyörün hareketi ile birleştiğinde iki boyutlu sürekli bir görüntü oluşturur. Yani kamera yüzeyi “satır satır tarayarak” yüksek çözünürlükte bir görüntü üretir. Bu sayede çok uzun yüzeyler, çok yüksek hızlarda bile hiçbir kayıp olmadan işlenebilir. Özellikle matbaa, kumaş, kağıt üretimi, folyo film kontrolü, metal yüzey hatası analizi ve geniş ruloların incelenmesi gibi endüstrilerde line-scan kamera kullanımı standart hale gelmiştir.
Line-scan sistemlerin en kritik bileşeni encoder senkronizasyonudur. Encoder, konveyörün hareket miktarını hassas biçimde ölçerek her satırın hangi konuma denk geldiğini belirler. Kamera tetiklemeleri encoder pulslarına bağlı olduğunda, hat hızı artsa da azalsa da görüntüde hiçbir sıkışma veya gerilme oluşmaz. Encoder ile senkronizasyon doğru yapılmadığında tipik olarak “üst üste binmiş”, “uzamış” veya “kırpılmış” görüntüler ortaya çıkar. Bu nedenle encoder çözünürlüğü, kameranın line rate değeri ve konveyör hızının birbirine uyumlu olması gerekir.
Optik tarafta line-scan lensler, normal lenslerden farklı bir yapıya sahiptir. Görüntü yalnızca tek satırdan oluştuğu için, lensin tüm görüş alanında distorsiyon minimum düzeyde olmalıdır. Özellikle geniş malzemelerde, lensin taradığı alanın genişliği arttıkça telecentric olmayan lenslerde kenarlarda geometrik bozulmalar görülür. Uygulamalarda bu tür bozulmalar stitching sırasında hatalara yol açabilir. Bu nedenle doğru odak uzunluğu, doğru çalışma mesafesi ve doğru aydınlatma geometrisi line-scan sistemlerde çok büyük önem taşır.
Aydınlatma tarafı ise line-scan’ın başarısını doğrudan belirleyen ikinci büyük faktördür. Line-light olarak adlandırılan uzun yapıda LED aydınlatmalar, malzemenin üzerinden düzgün bir çizgi ışık oluşturur. Malzemenin tipine göre brightfield, darkfield veya difüz (telecentric illumination) çözümler tercih edilir. Metal yüzeylerde yansıma kontrolü için açılı aydınlatma gerekirken, kumaş ve mat yüzeylerde difüz ışık çok daha stabil sonuç verir. Line-scan’ın 2D kameraya göre en büyük avantajı, ışığın sürekli ve homojen tutulabilmesidir; çünkü görüntü satır satır alındığı için ışık dalgalanması tüm yüzeyi etkileyebilir.
Yazılım tarafında sistem şu şekilde çalışır: kamera her satırda ham bir pixel şeridi üretir, bu satırlar encoder’a göre sıralanarak iki boyutlu görüntüye dönüştürülür. Ardından oluşan geniş görüntü üzerinde defect detection, pattern matching, renk değişimi analizi, kısa süreli desen bozulması, çizik, yırtık, noktasal hatalar veya baskı problemleri tespit edilebilir. Satır satır ilerleyen bu veri akışı nedeniyle yazılım pipeline’ı çoğunlukla streaming mantığıyla çalışır; tüm görüntünün oluşması beklenmeden hata tespiti parçalı olarak yapılabilir. Bu da özellikle yüksek hızlı hatlarda sistem gecikmesini minimuma indirir.
Gerçek uygulamalarımızda, geniş rulolar halinde akan malzemeleri yüksek çözünürlükte tarayarak sürekli kalite kontrol sağlıyoruz. Malzemenin yüzeyi boyunca oluşan en küçük çizik, baskı hatası veya yapıdaki bozulma line-scan kameralar sayesinde kaçırılmadan tespit edilebiliyor. Uygulamada tipik olarak 4K veya 8K line-scan kameralar, encoder ile tam senkronize çalışıyor ve saniyede binlerce satır işleniyor. Böylece hem hızdan ödün verilmeden hem de çözünürlükten taviz vermeden kararlı bir kalite kontrol süreci elde ediliyor. Line-scan kameraların satır bazlı çalışma mantığı, özellikle büyük yüzeylerde 2D kameraların yaşadığı hız ve çözünürlük sınırlamalarını tamamen ortadan kaldırarak çok daha güvenilir bir sistem sunuyor.
