作者：陈yl 时间：2025-11-17
德国Schäfter+Kirchhoff(德国S+K，德国SK)的GigE接口线扫描相机（线阵相机），线扫描相机是在许多工业环境中使用的半导体相机，例如用于机器视觉应用。德国SK单个线阵相机光敏线传感器根据类型最多包含4096个像素。入射到线阵相机传感器上的光能被转换为电信号，以便在线扫相机内进行数字化。在8位分辨率下，A/D转换器将每个像素的输出电压传输到256个亮度级别中的一个，在12位分辨率下传输到4096个亮度级别。彩色线扫描相机为红色、绿色和蓝色提供三个单独的线信号，每个像素3 x 8位或3 x 12位。数字化的输出信号被传输到计算机。
GigE线扫描相机特别适合需要高数据传输速率或长电缆的应用。高达1000 Mbps的高数据传输速率使其适用于许多要求苛刻的图像处理应用。德国SK的GigE摄像机也可用于远离专用计算机的许多位置，因为GigE技术允许电缆长度高达100米。
Schäfter+Kirchhoff提供两种带GigE接口的线扫描相机。硬件在技术上是相同的，它们只在各自的固件上有所不同。V系列线阵相机100%兼容GigE Vision，并使用GEN<i>CAM接口进行编程。G系列线阵相机不符合GigE Vision标准，其主要优势在于高性能、灵活性和超出GigE Vision标准的附加功能。
线阵扫描相机其他功能
-除视频信号外，客户特定的I/O信号
-可以在线扫相机中实现特殊的预处理算法
-Schäfter+Kirchhoff的SDK，附带库和示例。
选择GigE线阵扫描相机还是GigE Vision线阵扫描相机？
如果应用程序是使用GigE Vision兼容软件开发的，例如LabVIEW、Common Vision Blox或Halcon，则建议使用V系列线扫描相机，因为这些线阵扫描相机直接由软件支持。建议计划开发自己的图像处理程序的客户使用G系列线扫描相机，让他们可以自由使用OpenCV等替代视觉库。当应用需要额外的特定输出控制信号和更大的灵活性时，G系列线阵扫描相机也是最佳选择。
德国Schäfter+Kirchhoff线扫描相机的优点
-高达8160像素（单色）或3x7600像素（彩色RGB）的高光学分辨率
-高达54kHz线路频率的高速
-线扫描的灵活参数设置
-同步每条单独的线路，以及触发帧
-当聚焦在圆柱形物体的天顶时，线扫描相机在旋转过程中提供清晰、无失真的外表面图像
-灵活的图像高度，每张图像从1到64000行
-连续扫描大数量或长度的材料，例如箔片或纸张，没有时间限制。
德国Schäfter+Kirchhoff线阵扫描相机与传统面阵相机的对比
光学线扫描相机的原生分辨率由像素数量定义——传感器线中光电元件的行数。线扫描相机可以拥有超过 8000 个像素。扫描系统的分辨率由所选的物镜和图像比例ß'决定，作为图像大小（视场，FOV）与物体大小 S 的比率的函数：
β′=−S/FOV
像素分辨率由像素宽度 w 和图像比例β'定义：
p′=-w/β′
此外，为了保持图像的正确纵横比，传感器X轴方向的像素分辨率p'必须与垂直于传感器的传输Y轴方向的分辨率相同。传输方向上的分辨率是传输速度和相机线频率的函数。 X和Y轴方向上的相同分辨率是测试对象表面特性精确几何测量的绝对先决条件。扫描系统的光学分辨率通常以每单位长度的点数表示，通常是每英寸点数或dpi。
下图将传统区域线扫相机的像素数和可能的分辨率与各种线扫描相机进行比较。与具有较大传感器尺寸的线阵相机相比，1000万像素面阵相机的分辨率会比较低，但是线阵相机的成像高度远超面阵相机，其最大可达到64000行。
图中提到的线阵相机均为SK产品
德国Schäfter+Kirchhoff线阵扫描相机型号
|
相机型号 |
像素数量 |
像素尺寸 |
有效传感器长度 |
最大行频 |
抗光晕 |
积分控制 |
阴影校正 |
阈值模式 |
接口 |
位深度 |
|
SK8k-U3DR4 |
8192 |
3.5×3.5μm |
28.7mm |
43.4kHz |
√ |
√ |
√ |
- |
USB3.0 |
8/10Bit |
|
SK4096MVHV |
4096 |
7×200μm |
28.7mm |
2.4kHz |
√ |
√ |
√ |
- |
GigEVision |
8/12Bit |
|
SK2048MVHW |
2048 |
14×200μm |
28.7mm |
4.6kHz |
√ |
√ |
√ |
- |
GigEVision |
8/12Bit |
|
SK1024U3HA |
1024 |
8×8μm |
8.2mm |
52.6kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK1024VJR-4 |
1024 |
14×14μm |
14.3mm |
4.7kHz |
- |
√ |
√ |
- |
GigEVision |
8/12Bit |
|
SK1024GJR-4 |
1024 |
14×14μm |
14.3mm |
4.7kHz |
- |
√ |
√ |
√ |
GigE |
8/12Bit |
|
SK512U3SH |
512 |
14×14μm |
7.2mm |
35.7kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK2048VSH-4L |
2048 |
14×14μm |
28.7mm |
14kHz |
√ |
√ |
√ |
- |
GigEVision |
8/12Bit |
|
SK2048MVSH |
2048 |
14×14μm |
28.7mm |
14.1kHz |
√ |
√ |
√ |
- |
GigEVision |
8/12Bit |
|
SK2048GSH-4L |
2048 |
14×14μm |
28.7mm |
14kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
GigE |
8/12Bit |
|
SK2048CSH |
2048 |
14×14μm |
28.7mm |
14kHz |
√ |
√ |
√ |
- |
CameraLink |
8/12Bit |
|
SK1024VSH-4 |
1024 |
14×14μm |
14.3mm |
27kHz |
√ |
√ |
√ |
- |
GigEVision |
8/12Bit |
|
SK1024U3SH |
1024 |
14×14μm |
14.3mm |
27kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK1024MVSH |
1024 |
14×14μm |
14.3mm |
27kHz |
√ |
√ |
√ |
- |
GigEVision |
8/12Bit |
|
SK1024GSH-4 |
1024 |
14×14μm |
14.3mm |
27kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
GigE |
8/12Bit |
|
SK1024CSH |
1024 |
14×14μm |
14.3mm |
27kHz |
√ |
√ |
√ |
- |
CameraLink |
8/12Bit |
|
SK7500VTF-4XB |
7496 |
7×7μm |
52.5mm |
8.3kHz |
- |
√ |
√ |
- |
GigEVision |
8/12Bit |
|
SK7500GTF-4XB |
7500 |
7×7μm |
52.5mm |
8.3kHz |
- |
√ |
√ |
√ |
GigE |
8/12Bit |
|
SK7500CTF-XB |
7500 |
7×7μm |
52.5mm |
10.1kHz |
- |
√ |
√ |
- |
CameraLink |
8/12Bit |
|
SK7456U3TO |
7456 |
4.7×4.7μm |
35.0mm |
5.2kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK512U3HU |
512 |
25×500μm |
12.8mm |
26.3kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK4096U3HW |
4096 |
7×200μm |
28.7mm |
2.4kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK2048VJR-4L |
2048 |
14×14μm |
28.7mm |
4.7kHz |
√ |
√ |
√ |
- |
GigEVision |
8/12Bit |
|
SK2048VHA-4 |
2048 |
8×8μm |
16.4mm |
52.6kHz |
√ |
√ |
√ |
- |
GigEVision |
8/12Bit |
|
SK2048U3SH |
2048 |
14×14μm |
28.7mm |
14kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK2048U3JR |
2048 |
14×14μm |
28.7mm |
4.7kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK2048U3HW |
2048 |
14×200μm |
28.7mm |
6.9kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK2048U3HU |
2048 |
12.5×500μm |
25.6mm |
7.1kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK2048U3HA |
2048 |
8×8μm |
16.4mm |
52.6kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK2048GJR-4L |
2048 |
14×14μm |
28.7mm |
4.7kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
GigE |
8/12Bit |
|
SK2048GHA-4 |
2048 |
8×8μm |
16.4mm |
52.6kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
GigE |
8/12Bit |
|
SK2048CJR |
2048 |
14×14μm |
28.7mm |
4.7kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
CameraLink |
8/12Bit |
|
SK2048CHA |
2048 |
8×8μm |
16.4mm |
52.6kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
CameraLink |
8/12Bit |
|
SK1024U3HV |
1024 |
25×500μm |
25.6mm |
13.9kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
|
SK1024U3HU |
1024 |
12.5×500μm |
12.8mm |
13.9kHz |
√ |
√ |
√ |
√ |
USB3.0 |
8/12Bit |
“√” 表示该功能支持。
“-” 表示该功能不支持或未提供。
位深度中的“3*8 Bit”表示三通道8位数据输出。
选择合适的相机接口
德国Schäfter+Kirchhoff提供70多种不同类型的线扫描相机，具有GigE、GigE Vision、USB3.0或CameraLink接口。在新的线扫描相机项目的早期阶段，应考虑接口的选择，因为这决定了最大电缆长度和最大线频率等重要特性。
下表提供了可用摄像头接口的详细比较。
|
特性 |
GigE |
GigE Vision |
USB3.0 |
CameraLink |
|
高级预处理（阴影校正、阈值处理） |
支持 |
采用GigE Vision™ 和 GeniCAM™ 标准，确保第三方硬件和软件兼容性 |
- |
- |
|
客户自定义I/O信号 |
支持 |
- |
- |
- |
|
相机与PC之间可实现长距离连接 |
支持 |
支持长距离连接 |
不需要外部电源供电，功耗最高可达4.5W |
支持非常高的传输速度 |
|
- |
- |
- |
- |
需要单独的CameraLink采集卡 |
接口特性对比
|
特性 |
GigE |
GigE Vision |
USB3.0 |
CameraLink |
|
最大电缆长度 |
100m |
100m(支持光纤延长至100m) |
10m |
3m(可扩展至100m) |
|
最大像素频率 |
120MHz |
120MHz |
150MHz |
3×70MHz |
|
外部同步功能 |
- |
- |
- |
- |
|
线同步（Line Sync） |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
帧同步（Frame Sync） |
是 |
是 |
是 |
是 |
|
同步分频器（Sync Divider） |
是 |
是 |
是 |
否 |
|
设备数量上限 |
最多255台 |
最多225台 |
最多127台 |
最多4台 |
|
采集卡需求 |
不需要 |
不需要 |
不需要 |
需要CameraLinkFrameGrabber |
|
PC 接口要求 |
GigE |
GigE |
USB3.0 |
CameraLink Frame Grabber |
|
是否需要外部电源 |
需要 |
需要 |
不需要(功耗≤4.5W) |
需要 |
