与区域扫描模式不同的是，块扫描模式可以高速检测圆形或旋转体、长形或无端材料（类似于线扫描相机）。为此，块扫描模式记录由多条线组成的感兴趣区域（AOI）块。然后，数量可调的 AOI 块将作为整体图像一起传输。这样可以最大限度地减少使用 USB3 或 GigE Vision 传输协议将 AOI 块作为单个图像传输时产生的开销。本文档展示了如何将块扫描模式与配备索尼 IMX 全局快门传感器的BVS CA-SF2 工业相机结合使用。在这里，工业相机通过增量式编码器触发块扫描模式，以捕捉旋转滚筒上的物体。

当然，其他硬件触发器（例如传送带旁）或软件触发器也可作为光源。在这种情况下，不需要使用 "EncoderControl"，而必须调整 "TriggerSource"。但在本文档中，增量式编码器被用作触发源。

本文件将介绍以下几点：

1. 如何在 ImpactControlCenter 中结合增量式编码器配置块扫描模式？

2. 如何在旋转物体上捕捉无尽图像？

3. 如果旋转物体停止，而图像内存中仍有图像块，会发生什么情况？

4. 如果旋转对象改变方向后又沿原方向旋转，会发生什么情况？

5. 什么是

   1. BVS CA-SF2-0032ZG/C

   2. BVS CA-SF2-0051ZG/C

   3. BVS CA-SF2-0089ZG/C

6. 与线扫描摄像机相比，块扫描模式有哪些优点？

7. 与线扫描摄像机相比，块扫描模式有哪些缺点？

材料

• 1 x 带马达的旋转滚筒

• 1 x 测量尺

• 1 x 增量式编码器（1000ppr）

• 1 个摄像头（BVS CA-SF2-0032ZC）

• 1 x 光源；1 x 触发盒

旋转鼓与电机和增量式编码器相连。表面贴有卷尺，以便读取距离（见左上图）。增量式编码器和光源通过摄像机的 I/O 接口连接到触发盒。(编码器）信号源 A →（摄像机）4 号线；（编码器）信号源 B →（摄像机）5 号线。

图 1：机械结构

图 2：接线

固件版本要求：> 2.35

在ImpactControlCenter 中进行配置：

1. 设置 → 基础 → 摄像机 → GenICam → 设备控制 → 设备扫描类型：mvBlockScan。

2. 设置 → 基础 → 摄像机 → GenICam → 图像格式控制：配置 OffsetY、mvBlockscanLinesPerBlock（>= 16）、mvBlockscanBlockCount（>= 2）。

3. 设置 → 基础 → 相机 → GenICam → ImageFormatControl → PixelFormat：BayerRG8（用于远距离相机）。

4. 设置 → 基础 → 摄像机 → GenICam → 编码器控制 → EncoderSourceA: Line4; EncoderSourceB: Line5; EncoderDivider：1；编码器输出模式：位置向下/方向向下。

5. 设置 → 基础 → 摄像机 → GenICam → 采集控制 → 触发选择器：FrameStart; TriggerMode：On；TriggerSource：编码器 0。

6. 设置 → 基本 → 摄像机 → GenICam → 采集控制 → 曝光时间。

7. 设置 → 基底 → 相机 → GenICam → DigitalIOControl → LineSelector（线条选择器）：光源的起始位置；LineSource（线条来源）：曝光激活。

8. (可选）设置 → 基础 → 相机 → GenICam → DigitalIOControl → 设置 Line4 和 Line5 的抖动时间

行驶一定距离后，增量式编码器会产生一个脉冲。每个脉冲（如果编码器分频器 = 1）触发若干图像块的记录，然后将这些图像块组合起来形成整体图像。下面的草图显示了检测系统的横截面。

图 3：检测系统截面图

如果产生一个新的触发脉冲，则转鼓进一步旋转 α 角，覆盖圆周 ΔC。由于 r 是转鼓的半径，n 是编码器分频器，指定了增量脉冲数，p 是增量脉冲数（ppr：每转脉冲数），因此可以由此确定 ΔC：

ΔC = 2*π*r*n/p (eq-1)

为了从不同的区块（y1', y2'......）生成无穷无尽的图像，每个区块的视场高度必须与 ΔC 相同：

y1 = y2 = ΔC（式 2）

图 4：旋转至下一个触发脉冲

由于在我们的示例中使用了卷尺作为对象，因此可以很容易地读出对象的高度 y（毫米）和相应的图像高度 y'（像素）。这意味着镜头的图像比例 β（像素/毫米）也很容易确定：

β = y'/y (eq-3)

如果将公式 eq-1、公式 eq-2 和公式 eq-3 结合起来，就可以得出该系统中连续图像所需的每块（y1' 或 y2'）线数值：

每块行数 = (2*π*r*β/p)*n(eq-4)

计算结果已得到证实。在设置中，当ImpactControlCenter 中的 EncoderDivider = 3 和 LinesPerBlock = 20 时，生成了正确的无尽图像。测试结果如下。

图 5：正确的无边图像

如果行数每块设置过低，生成的图像会有间隙（见左下图）。如果行数每块设置过高，生成的图像就会出现重叠（见右下图）。

图 6：图像中的间隙和重叠

如果在其他应用中需要较低的每块行数（例如 16 行），则必须调整 β 和 n 以获得合适的连续图像：

β=(每块行数*p/(2*π*r))*(1/n) (公式-5) （由公式-4 得出）

由于可以使用高斯公式 β= |f'/(f'-S)| 粗略计算出 β，因此可以通过调整焦距 f' 和工作距离 S 来改变 β。

在本示例中，从摄像机看到的物体是向上移动的。如果摄像头安装在滚筒的另一侧，虽然滚筒的旋转方向没有改变，但物体会向下移动。增量式编码器将继续向下计数，结果如下图所示。

图 7：拼接块的顺序不正确

图块的连接顺序显然是错误的。这可以通过镜像单个图块来纠正。

• 设置 → 基础 → 摄像机 → GenICam → ImageFormatControl → ReverseX

• 设置 → 基本 → 摄像机 → GenICam → 图像格式控制 → ReverseY

生成的图像是倒置的，与实际情况不符，这可能会给某些应用带来问题。因此，我们建议将摄像机置于物体相对于传感器向上移动的位置。

图 8：合并图块的颠倒顺序

在采集过程中，传感器会不断向 FPGA 发送图像块，FPGA 会将图像块组合成帧/图像，直到达到指定的块数。然后，完整的帧/图像将存储在驱动程序的图像存储器中。如果停止旋转，图像块将保留在 FPGA 中。如果这些块未被删除，则会继续添加新的块，直至完成帧/图像。这会导致图像由两个不同的对象组成，这是不可取的。因此，在使用新对象开始检测之前，我们的 SDK 应调用ImpactControlCenter 中的 Abort 或 imageRequestReset，以丢弃 FPGA 中不完整的帧。

如果主机没有超载，调用 Abort 需要约 200 µs 的时间。

我们的固件支持 3 种编码器输出模式：位置向上/向下、方向向上/向下、运动。

-> 文档：编码器输出模式

图解如下

图 9：编码器输出模式

只要选择位置向上/向下，旋转方向一改变，图像就会停止。如果磁鼓再次朝原来的方向旋转，下一个区块将正确地附加到停止的位置。这意味着记录不受方向改变的影响。我们的测试证实了这一点。

图 10：即使改变方向也能获得正确的图像

• [1] 最大曝光时间（微秒只要 mvAcquisitionFrameRateLimitMode 设置为 mvDeviceMaxSensorThroughput，就可以观察到 16 行/块（千赫）的曝光时间（微秒）。

• [2] 最大BVS CA-SF2-0032Z、BVS CA-SF2-0051Z 和 BVS CA-SF2-0089Z 的 tp 分别为 86.5 µs、102 µs 和 229.5 µs。

• [3] 块速率 (kHz) @ n 行/块 (kHz) = 1s /（n 行的读出时间 + 垂直空白行的读出时间）。对于 BVS CA-SF2-0032Z、BVS CA-SF2-0051Z 和 BVS CA-SF2-0089Z，垂直空白行的读出时间分别为 190 µs、220 µs 和 509 µs。

1. 标准接口：USB3 Vision 和 GigE Vision，而不是 CoaXPress 和 CameraLink。

2. 简化系统设置：由于摄像头也可用作区域扫描摄像头，因此更容易调整焦距以获得清晰的图像。

3. 相机中的 FPGA 减少了块损耗。

4. 主机负载较小：块收集在摄像头中。

5. 比线扫描摄像头便宜（在相同线速下）

1. 无端图像要求对每个新应用进行精确计算。

2. 长宽比（高宽比）必须始终为 1:1，以避免产生的图像在 Y 方向上出现周期性扭曲（与线扫描相机不同，线扫描相机的长宽比可以任意调整）。

3. 因此，必须针对每种应用仔细调整光学和定时。

4. 最小线/块 = 16。

5. 因此，块数只能是 16、20、24、28、32 等。

6. 增量式编码器占用了摄像机的两条输入线。因此，不能连接其他硬件触发器（如光栅）。