Caméras linéaires Teledyne : notre analyse d'experts

Teledyne est le plus grand fabricant de caméras linéaires au monde. Quand nous le disons à un client, la réponse est en général une question. S'ils en font autant, laquelle me faut-il vraiment ? Voilà le problème d'une gamme aussi étendue. Le choix n'a rien d'évident. Se tromper de famille est une erreur coûteuse sur une ligne de production.

Nous travaillons sur toute la gamme de caméras linéaires Teledyne et connaissons bien ces caméras. Nous aidons les OEM et les intégrateurs de systèmes à les intégrer dans leurs systèmes. Cette analyse résume ce que nous avons appris. Elle décrit à quoi chaque famille sert vraiment, où elle convient, où elle ne convient pas et qui devrait l'acheter. Nous proposons Teledyne aux côtés d'autres fabricants. C'est un point de vue réfléchi sur la gamme, pas un argumentaire de vente.

D'abord, un mot sur l'usage du balayage linéaire. Une caméra linéaire capture en général une seule rangée de pixels à la fois et construit l'image à mesure que le produit défile devant elle. Certains capteurs avancés, dont les modèles TDI, utilisent plusieurs rangées pour recueillir plus de lumière. L'idée reste la même. Cela en fait l'outil adapté à tout ce qui est continu. Une bande de matériau, un tirage d'impression, un convoyeur de produit sans début ni fin naturels. Elle vous donne une très haute résolution sur toute la largeur d'une bande en mouvement, sans les raccords que produirait le stitching d'images d'une caméra matricielle. Si votre produit se déplace en continu et que vous devez tout inspecter, la caméra linéaire est en général la réponse.

Les applications pour lesquelles le balayage linéaire est conçu

Inspection de bande. C'est l'application classique de la caméra linéaire. Papier, film, feuille métallique, textiles, non-tissés, tout matériau produit sous forme de bande continue. La caméra capture toute la largeur pendant que la bande défile et détecte les défauts comme les trous, les traînées, les défauts de revêtement et les contaminations à la vitesse de production. Une caméra matricielle ne peut pas le faire sans laisser de vides. La caméra linéaire est l'outil standard.

Inspection d'impression et d'étiquettes. L'impression à haute vitesse exige que chaque unité soit contrôlée. L'impression va vite. Une caméra linéaire lit la bande imprimée en continu et vérifie le repérage, la couleur et la qualité d'impression sans ralentir la presse. Les familles couleur sont conçues exactement pour cela.

Procédé continu et produit convoyé. Partout où le produit défile sur un tapis sans cadre fixe, la caméra linéaire vous donne une image uniforme et haute résolution sur toute la longueur. Le tri alimentaire, les flux de recyclage et les produits en plaque entrent ici. L'image est aussi longue que le produit, ce qui convient à une inspection qui doit tout couvrir plutôt que l'échantillonner.

Pièces cylindriques et rotatives. Une pièce qui tourne devant la caméra se déroule en une image linéaire plane de toute sa surface. Cela rend la caméra linéaire utile pour inspecter l'extérieur des boîtes, des bouteilles et d'autres objets ronds, là où une caméra matricielle ne verrait jamais qu'une seule face.

La gamme de caméras linéaires Teledyne, famille par famille

Teledyne répartit ses caméras linéaires en familles qui montent en vitesse, en résolution et en coût. Voici à quoi sert chacune. Le tableau ci-dessous les résume, puis nous reprenons chacune à son tour.

Tetra. La famille la plus récente et la plus économique. Tetra utilise le tout dernier capteur linéaire CMOS de Teledyne sur une interface 2.5 ou 10 GigE Vision. Elle ne nécessite pas de carte d'acquisition. Les résolutions vont de 2k à 8k, avec des fréquences ligne jusqu'à environ 165 kHz sur les modèles mono les plus rapides. C'est la famille par laquelle commencer quand l'application est simple et que le budget compte. Elle suffit souvent à une ligne plus simple.

Linea Lite. Également pensée pour l'accessibilité, Linea Lite est compacte et économique. Elle existe en 2k, 4k et 8k, en mono et en couleur, avec des fréquences ligne de 12,5 à 50 kHz sur une interface GigE Vision. Elle convient aux tâches d'inspection plus simples, où vous voulez la qualité d'image éprouvée de Teledyne sans payer pour une vitesse que vous n'utiliserez pas.

Linea. Le modèle standard de référence. Linea propose du mono et de la couleur de 2k à 16k, avec des fréquences ligne jusqu'à 80 kHz en GigE grâce à la technologie TurboDrive de Teledyne. Les interfaces sont GigE et Camera Link. TurboDrive permet aux modèles GigE de fonctionner plusieurs fois plus vite que ne l'autoriserait du GigE classique, sans modifier votre réseau. Pour la plupart des inspections de bande et d'impression, Linea est le choix par défaut raisonnable. Sa version couleur tient bien la qualité d'image pour le prix.

Linea2. Un cran au-dessus en bande passante et en capacité de capteur. Linea2 offre cinq fois la bande passante de la famille Linea sur une interface 5GigE, là encore sans carte d'acquisition. Sa vraie particularité est le capteur. Elle se présente comme un modèle couleur trilinéaire ou un modèle multispectral quadrilinéaire qui capture le RGB plus le NIR en une seule passe, en résolution 4k avec des fréquences ligne d'environ 30 à 40 kHz. Cette capacité multispectrale convient à l'inspection d'impression, au tri alimentaire et au recyclage, où voir au-delà de la couleur visible détecte des choses qu'une caméra couleur standard manque.

Linea ML. C'est ici que Teledyne passe au TDI CMOS multiligne. Linea ML utilise un capteur CMOS à domaine de charge et à barrettes multiples sur Camera Link HS pour atteindre une haute résolution à haute vitesse, avec des modèles de 8k à 16k jusqu'à 300 kHz et une forte dynamique dans un boîtier compact. Le TDI construit la sensibilité en additionnant plusieurs expositions de la même ligne. Linea ML trouve sa place quand la ligne est rapide et la lumière limitée, une combinaison courante dans les usines réelles.

Linea HS et HS2. Le haut de la gamme. Ce sont des caméras CMOS TDI à domaine de charge et à barrettes multiples pour le travail à vitesse maximale et lumière minimale. Linea HS atteint une résolution de 16k jusqu'à 300 kHz. La plus récente Linea HS2 pousse un capteur 16k à une fréquence ligne de 1 mégahertz, soit 16 gigapixels par seconde, ce qui en fait la première caméra TDI 16k à atteindre cette vitesse. Les deux utilisent Camera Link HS et s'associent aux cartes d'acquisition de la série Xtium de Teledyne. Ce niveau est destiné à l'inspection exigeante à vitesse extrême, comme l'inspection de bande haute résolution où rien de plus lent ne peut suivre.

AxCIS. Celle qui ne ressemble pas aux autres. AxCIS est un module de capteur d'image de contact entièrement intégré. Le capteur, l'optique et l'éclairage sont réunis dans une seule unité. Il n'y a pas d'optique ni d'éclairage séparés à aligner. Il s'installe sans alignement ni étalonnage complexes. Il convient là où le dégagement vertical est réduit et se connecte par une interface fibre Camera Link HS. Les modèles atteignent de très grandes résolutions, jusqu'à 53k sur toute la largeur de balayage. L'optique intégrée est télécentrique, ce qui donne des images sans distorsion. Cela fait d'AxCIS un choix solide et souvent négligé, aussi bien pour la métrologie que pour l'inspection de bande. L'imagerie télécentrique intégrée au module est un vrai avantage face aux capteurs d'image de contact concurrents. Pour une bande large où le temps d'intégration et un réglage reproductible comptent, AxCIS enlève l'essentiel du travail.

Les limites, dites clairement

Le balayage linéaire est puissant. Il n'est pas la réponse à tout. Voici les contraintes à peser avant de vous engager. Elles valent pour toute caméra linéaire, Teledyne ou non.

Elle a besoin de mouvement. Et ce mouvement doit être contrôlé. Une caméra linéaire ne construit une image que si le produit défile devant elle. La qualité d'image dépend de la régularité de ce mouvement. Il vous faut un codeur pour synchroniser la caméra avec la vitesse réelle de la ligne, car toute variation de vitesse étire ou comprime l'image. Si votre produit est immobile, ou si le mouvement n'est pas contrôlé, la caméra linéaire est le mauvais choix et une caméra matricielle est plus simple.

Elle est exigeante sur l'éclairage. Une caméra linéaire ne recueille de la lumière que pendant très peu de temps sur chaque ligne. Elle a besoin d'un éclairage intense et uniforme, focalisé précisément sur la ligne de balayage. Bien éclairer un système linéaire est plus difficile que d'éclairer un système matriciel. C'est là que beaucoup de projets de caméra linéaire achoppent. Il vaut la peine de concevoir l'éclairage correctement dès le départ.

Les niveaux plus rapides demandent des cartes d'acquisition et plus de système. Tetra et les familles GigE restent simples, sans carte d'acquisition. Les familles TDI à haute vitesse, non. Linea HS et HS2 demandent une carte d'acquisition Camera Link HS de la série Xtium de Teledyne, le câblage adapté et, dans certains cas, un refroidissement liquide. Cela représente plus de coût et plus d'intégration, ce qui se justifie à haute vitesse mais n'est pas gratuit.

L'alignement et le réglage demandent du savoir-faire. À l'exception de l'AxCIS intégré, un système linéaire a besoin que la caméra, l'objectif et l'éclairage soient alignés avec précision sur la ligne de balayage. L'optique doit être choisie correctement pour la distance de travail et la résolution. Ce n'est pas difficile pour un intégrateur expérimenté. C'est vraiment délicat la première fois. C'est en grande partie pourquoi les projets de caméra linéaire profitent d'un accompagnement en ingénierie.

Qui devrait acheter du linéaire Teledyne

La caméra linéaire Teledyne est le bon choix si vous reconnaissez votre application dans cette liste.

Vous inspectez une bande continue ou un tirage d'impression rapide. C'est le cas central. Si vous produisez du matériau en bande ou imprimez à grande vitesse et devez tout inspecter, la caméra linéaire Teledyne est un choix éprouvé et bien accompagné. Il existe une famille pour presque toute vitesse et toute résolution.

Vous avez besoin d'une très haute résolution sur un produit large. La caméra linéaire vous donne sur toute la largeur une résolution qu'une caméra matricielle ne peut égaler sans stitching. Si vous inspectez une bande large selon une spécification fine, c'est la technologie qu'il faut. Teledyne atteint les plus hautes résolutions disponibles.

Vous avez des lignes rapides sous une lumière difficile. Si votre ligne est rapide et la lumière limitée, les familles TDI, Linea ML et Linea HS, sont faites exactement pour cela. Peu de concurrents les égalent dans le très haut de gamme.

Vous voulez la profondeur de la gamme d'un seul fabricant. Parce que Teledyne fabrique ses propres capteurs et couvre tout, d'une simple caméra GigE à une caméra TDI au mégahertz, vous pouvez monter en gamme à mesure que vos besoins grandissent sans changer de fournisseur ni de logiciel. Cette continuité a une vraie valeur sur la durée de vie d'une ligne.

Qui devrait regarder ailleurs

La caméra linéaire est le mauvais outil pour bon nombre d'applications. Il vaut la peine d'être clair à leur sujet pour que vous ne l'achetiez pas par erreur.

Votre produit est immobile ou discret. Si vous inspectez des pièces qui restent fixes, ou qui arrivent une à une avec un début et une fin naturels, une caméra matricielle est plus simple, moins chère et plus facile à éclairer. Vous n'avez pas besoin du linéaire pour contrôler une pièce qui ne bouge pas. L'y forcer ajoute du coût et de la complexité pour rien.

Vous ne pouvez pas contrôler le mouvement. La caméra linéaire dépend d'un mouvement régulier, mesuré par codeur. Si votre produit se déplace de façon imprévisible, ou si vous ne pouvez pas installer de codeur, l'image ne tiendra pas ensemble. Une caméra matricielle ne dépend pas du mouvement de la même façon et vous servira mieux.

Votre application est simple et à basse vitesse. Si la tâche est basique, une présence, un code-barres, une seule caractéristique sur une ligne lente, une caméra matricielle standard ou une caméra intelligente le fera pour moins d'argent et moins de réglage. La caméra linéaire vaut son coût quand vous avez besoin de ce qu'elle seule offre, pas par défaut.

Vous avez besoin de température ou de 3D. La caméra linéaire est une technologie 2D en lumière réfléchie. Si vous devez mesurer la température, l'outil est une caméra thermique. Si vous avez besoin de la hauteur ou de la forme, un profileur 3D comme le Z-Trak de Teledyne est le bon choix. Ne vous tournez pas vers le linéaire pour une tâche pour laquelle il n'est pas conçu.

Le verdict

La caméra linéaire Teledyne est à la hauteur de sa réputation. La profondeur de la gamme est l'essentiel. De la Tetra économique à la Linea HS2 au mégahertz, il existe une famille pour presque toute tâche d'inspection continue. Parce que Teledyne fabrique ses propres capteurs, la qualité d'image est homogène sur toute la gamme. Pour l'inspection de bande, l'impression et les procédés continus, c'est un choix sûr et capable.

Le plus difficile n'est pas la caméra. C'est de choisir la bonne famille, de concevoir l'éclairage et de régler le système correctement. C'est ce travail qui décide de la réussite d'un projet de caméra linéaire. C'est la partie à laquelle nous consacrons le plus de temps. Si vous évaluez le balayage linéaire pour une application, le moyen le plus rapide de savoir s'il convient est de le voir fonctionner sur votre produit.

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