Cámaras lineales Teledyne: el análisis de nuestros expertos

Teledyne es el mayor fabricante de cámaras lineales del mundo. Cuando se lo decimos a un cliente, la respuesta suele ser una pregunta. Si fabrican tantas, ¿cuál necesito en realidad? Ese es el problema de una gama tan amplia. La elección no es obvia. Equivocarse de familia es un error caro de cometer en una línea de producción.

Trabajamos con toda la gama de cámaras lineales de Teledyne y conocemos bien las cámaras. Ayudamos a OEM e integradores a incorporarlas a sus sistemas. Este análisis es lo que hemos aprendido. Explica para qué sirve cada familia, dónde encaja, dónde no y quién debería comprarla. Trabajamos con Teledyne junto a otros fabricantes. Es una valoración meditada de la gama, no un argumento de venta.

Primero, una nota sobre para qué sirve la captura lineal. Una cámara lineal suele capturar una sola fila de píxeles cada vez y forma la imagen a medida que el producto pasa por delante. Algunos sensores avanzados, entre ellos los modelos TDI, usan varias filas para captar más luz. La idea es la misma. Eso la convierte en la herramienta adecuada para cualquier proceso continuo. Una banda de material, una tirada de impresión, una cinta con producto sin un inicio ni un fin naturales. Te da una resolución muy alta a lo ancho de una banda en movimiento, sin las uniones que tendrías al unir imágenes de una cámara matricial mediante stitching. Si tu producto se mueve de forma continua y necesitas inspeccionarlo entero, la cámara lineal suele ser la respuesta.

Las aplicaciones para las que está pensada la captura lineal

Inspección de banda. Es la aplicación clásica de la cámara lineal. Papel, film, lámina metálica, textiles, no tejidos, cualquier material producido como una banda continua. La cámara capta todo el ancho mientras la banda avanza y detecta defectos como agujeros, vetas, fallos de recubrimiento y contaminación a velocidad de producción. Una cámara matricial no puede hacerlo sin dejar huecos. La cámara lineal es la herramienta estándar.

Inspección de impresión y etiquetas. La impresión a alta velocidad exige comprobar cada unidad. La impresión va rápido. Una cámara lineal lee la banda impresa de forma continua y verifica el registro, el color y la calidad de impresión sin frenar la máquina. Las familias de color están pensadas justo para esto.

Proceso continuo y producto transportado. Allí donde el producto pasa por una cinta sin un encuadre fijo, la cámara lineal te da una imagen uniforme y de alta resolución a lo largo de toda la longitud. La clasificación de alimentos, las líneas de reciclaje y los productos en plancha entran aquí. La imagen es tan larga como el producto, lo que encaja con una inspección que tiene que cubrirlo todo en lugar de muestrearlo.

Piezas cilíndricas y giratorias. Una pieza que gira frente a la cámara se despliega en una imagen lineal plana de toda su superficie. Eso hace que la cámara lineal sea útil para inspeccionar el exterior de latas, botellas y otros objetos redondos, donde una cámara matricial solo vería una cara.

La gama de cámaras lineales de Teledyne, familia por familia

Teledyne divide sus cámaras lineales en familias que suben en velocidad, resolución y coste. Esto es para qué sirve cada una. La tabla siguiente las resume y después repasamos cada una.

Tetra. La familia más nueva y rentable. Tetra usa el sensor lineal CMOS más reciente de Teledyne sobre una interfaz 2.5 o 10 GigE Vision. No necesita frame grabber. Las resoluciones van de 2k a 8k, con frecuencias de línea de hasta unos 165 kHz en los modelos mono más rápidos. Es la familia por la que empezar cuando la aplicación es sencilla y el presupuesto importa. A menudo es todo lo que necesita una línea sencilla.

Linea Lite. También orientada a la accesibilidad, Linea Lite es compacta y rentable. Está disponible en 2k, 4k y 8k, mono y color, con frecuencias de línea de 12,5 a 50 kHz sobre una interfaz GigE Vision. Encaja en aplicaciones de inspección más sencillas, donde quieres la calidad de imagen probada de Teledyne sin pagar por una velocidad que no vas a usar.

Linea. El modelo generalista de referencia. Linea ofrece mono y color de 2k a 16k, con frecuencias de línea de hasta 80 kHz en GigE gracias a la tecnología TurboDrive de Teledyne. Las interfaces son GigE y Camera Link. TurboDrive permite que los modelos GigE funcionen varias veces más rápido de lo que permitiría GigE normal, sin cambiar tu red. Para la mayoría de la inspección de banda e impresión, Linea es la opción por defecto sensata. Su versión de color mantiene bien la calidad de imagen para el precio.

Linea2. Un salto en ancho de banda y en capacidad de sensor. Linea2 ofrece cinco veces el ancho de banda de la familia Linea sobre una interfaz 5GigE, de nuevo sin frame grabber. Su verdadera diferencia es el sensor. Se presenta como un modelo de color trilineal o un modelo multiespectral cuadrilineal que capta RGB más NIR en una sola pasada, a resolución 4k y con frecuencias de línea de unos 30 a 40 kHz. Esa capacidad multiespectral encaja en la inspección de impresión, la clasificación de alimentos y el reciclaje, donde ver más allá del color visible detecta cosas que una cámara de color estándar no ve.

Linea ML. Aquí es donde Teledyne entra en el CMOS TDI multilínea. Linea ML usa un sensor CMOS de dominio de carga con múltiples matrices sobre Camera Link HS para alcanzar alta resolución a alta velocidad, con modelos de 8k a 16k a hasta 300 kHz y un amplio rango dinámico en una carcasa compacta. El TDI gana sensibilidad sumando varias exposiciones de la misma línea. Linea ML se gana su lugar cuando la línea es rápida y la luz es limitada, una combinación habitual en fábricas reales.

Linea HS y HS2. La cima de la gama. Son cámaras CMOS TDI de dominio de carga con múltiples matrices para el trabajo de máxima velocidad y mínima luz. Linea HS alcanza una resolución de 16k a hasta 300 kHz. La más reciente Linea HS2 lleva un sensor de 16k a una frecuencia de línea de 1 megahercio, es decir 16 gigapíxeles por segundo, lo que la convierte en la primera cámara TDI de 16k que alcanza esa velocidad. Ambas usan Camera Link HS y se combinan con los frame grabbers de la serie Xtium de Teledyne. Este nivel es para inspección exigente a velocidad extrema, como la inspección de banda de alta resolución, donde nada más lento puede seguir el ritmo.

AxCIS. El que no se parece a los demás. AxCIS es un módulo de sensor de imagen de contacto totalmente integrado. El sensor, la óptica y la iluminación están integrados en una sola unidad. No hay una óptica ni una iluminación independientes que alinear. Se instala sin una alineación ni una calibración complejas. Encaja donde el espacio vertical es escaso y se conecta por una interfaz de fibra Camera Link HS. Los modelos alcanzan resoluciones muy amplias, de hasta 53k a lo ancho del escaneo. La óptica integrada es telecéntrica, lo que da imágenes sin distorsión. Eso hace de AxCIS una opción potente y a menudo pasada por alto, tanto para metrología como para inspección de banda. La imagen telecéntrica integrada en el módulo es una ventaja real frente a otros sensores de imagen de contacto. Para una banda ancha donde el tiempo de integración y una puesta a punto repetible importan, AxCIS elimina la mayor parte del trabajo.

Las limitaciones, dichas claramente

La captura lineal es potente. No es la respuesta a todo. Estas son las limitaciones que hay que sopesar antes de decidirte. Se aplican a cualquier cámara lineal, sea de Teledyne o no.

Necesita movimiento. Y ese movimiento debe estar controlado. Una cámara lineal solo forma una imagen si el producto pasa por delante. La calidad de imagen depende de que ese movimiento sea uniforme. Necesitas un encoder para sincronizar la cámara con la velocidad real de la línea, porque cualquier variación de velocidad estira o comprime la imagen. Si tu producto está parado, o el movimiento no está controlado, la cámara lineal es la elección equivocada y una cámara matricial es más sencilla.

Es exigente con la iluminación. Una cámara lineal recoge luz solo durante muy poco tiempo en cada línea. Necesita una iluminación intensa y uniforme, enfocada con precisión sobre la línea de escaneo. Iluminar bien un sistema lineal es más difícil que iluminar uno matricial. Es donde muchos proyectos de cámara lineal se complican. Merece la pena diseñar bien la iluminación desde el principio.

Los niveles más rápidos necesitan frame grabbers y más sistema. Tetra y las familias GigE lo mantienen sencillo, sin frame grabber. Las familias TDI de alta velocidad no. Linea HS y HS2 necesitan un frame grabber Camera Link HS de la serie Xtium de Teledyne, el cableado adecuado y, en algunos casos, refrigeración líquida. Eso supone más coste y más integración, algo que se justifica a alta velocidad, pero que no es gratis.

La alineación y la puesta a punto requieren destreza. Salvo en el caso del AxCIS integrado, un sistema lineal necesita que la cámara, la óptica y la iluminación estén alineadas con precisión respecto a la línea de escaneo. Hay que elegir bien la óptica para la distancia de trabajo y la resolución. Esto no es difícil para un integrador con experiencia. La primera vez es realmente delicado. Es buena parte del motivo por el que los proyectos de cámara lineal se benefician del apoyo de ingeniería.

Quién debería comprar cámaras lineales de Teledyne

La cámara lineal de Teledyne es la elección adecuada si reconoces tu aplicación en esta lista.

Inspeccionas una banda continua o una tirada de impresión rápida. Es el caso central. Si produces material en banda o imprimes a gran velocidad y necesitas inspeccionarlo todo, la cámara lineal de Teledyne es una opción probada y con buen soporte. Hay una familia para casi cualquier velocidad y resolución.

Necesitas una resolución muy alta a lo ancho de un producto amplio. La cámara lineal te da una resolución en todo el ancho que una cámara matricial no puede igualar sin stitching. Si inspeccionas una banda ancha con una especificación exigente, esta es la tecnología. Teledyne alcanza las resoluciones más altas disponibles.

Tienes líneas rápidas con luz difícil. Si tu línea es rápida y la luz es limitada, las familias TDI, Linea ML y Linea HS, están pensadas justo para eso. Pocos competidores las igualan en la gama alta.

Quieres la amplitud de la gama de un solo fabricante. Como Teledyne fabrica sus propios sensores y cubre desde una cámara GigE sencilla hasta una cámara TDI de megahercio, puedes subir en la gama a medida que crecen tus necesidades sin cambiar de proveedor ni de software. Esa coherencia tiene un valor real durante toda la vida de una línea.

Quién debería mirar otra opción

La cámara lineal es la herramienta equivocada para unas cuantas aplicaciones. Conviene tenerlas claras para que no la compres por error.

Tu producto está parado o es discreto. Si inspeccionas piezas que están quietas, o que llegan de una en una con un inicio y un fin naturales, una cámara matricial es más sencilla, más barata y más fácil de iluminar. No necesitas una cámara lineal para comprobar una pieza que no se mueve. Forzarla añade coste y complejidad sin ningún motivo.

No puedes controlar el movimiento. La cámara lineal depende de un movimiento uniforme y medido por encoder. Si tu producto se mueve de forma impredecible, o no puedes montar un encoder, la imagen no se mantendrá coherente. Una cámara matricial no depende del movimiento de la misma manera y te servirá mejor.

Tu aplicación es sencilla y de baja velocidad. Si lo que necesitas es básico, presencia, un código de barras, una sola característica en una línea lenta, una cámara matricial estándar o una cámara inteligente lo harán por menos dinero y con menos puesta a punto. La cámara lineal merece su coste cuando necesitas lo que ofrece de forma única, no como opción por defecto.

Necesitas temperatura o 3D. La cámara lineal es una tecnología 2D de luz reflejada. Si necesitas medir temperatura, la herramienta es una cámara térmica. Si necesitas altura o forma, un perfilador 3D como el propio Z-Trak de Teledyne es la elección adecuada. No recurras a la cámara lineal para una aplicación para la que no está hecha.

El veredicto

La cámara lineal de Teledyne está a la altura de su reputación. La amplitud de la gama es lo importante. Desde la rentable Tetra hasta la Linea HS2 de megahercio, hay una familia para casi cualquier aplicación de inspección continua. Como Teledyne fabrica sus propios sensores, la calidad de imagen es constante en toda la gama. Para inspección de banda, impresión y proceso continuo, es una opción segura y capaz.

La parte más difícil no es la cámara. Es elegir la familia adecuada, diseñar la iluminación y poner en marcha el sistema correctamente. Ese es el trabajo que decide si un proyecto de cámara lineal sale bien. Es la parte a la que dedicamos la mayor parte del tiempo. Si estás valorando la captura lineal para una aplicación, la forma más rápida de saber si encaja es verla funcionando sobre tu producto.

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