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淺析視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備中的CCD工業(yè)相機(jī)

2020-08-06 14:39:19 責(zé)任編輯: 瑞智光電 0

    視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備中的CCD工業(yè)相機(jī)


    視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備由CCD工業(yè)相機(jī),工業(yè)鏡頭,光學(xué)系統(tǒng),光源,圖像處理系統(tǒng),軟件包和其它輔助部件組成。視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備就是利用CCD工業(yè)相機(jī)來(lái)代替人眼來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的。CCD工業(yè)相機(jī)在工業(yè)制造,尤其是在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用非常廣泛,在視覺(jué)檢測(cè)領(lǐng)域,視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備、自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備、光學(xué)篩選機(jī)等設(shè)備中,都離不開CCD工業(yè)相機(jī),是其中的關(guān)鍵組件,它的作用很大。CCD工業(yè)相機(jī)是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵組件,又俗稱攝像機(jī),相對(duì)傳統(tǒng)的民用相機(jī)(攝像機(jī))而言,它具有更高的圖像穩(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等優(yōu)勢(shì)。

CCD工業(yè)相機(jī)

    電荷耦合器件(CCD)是一種以電荷為信號(hào)載體的微型圖像傳感器,具有光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)電荷存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移及讀出的功能,其輸出信號(hào)通常是符合電視標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào),可存儲(chǔ)于適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)或輸入計(jì)算機(jī),便于進(jìn)行圖像存儲(chǔ)、增強(qiáng)、識(shí)別等處理。自CCD于1970年在貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生以來(lái),CCD技術(shù)隨著半導(dǎo)體微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展,CCD傳感器的像素集成度、分辨率、幾何精度和靈敏度都得到極大的提高,工作頻率范圍也極大增加,可高速成像以滿足對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體的拍攝,并以其光譜響應(yīng)寬、動(dòng)態(tài)范圍大、靈敏度和幾何精度高、重量輕、噪聲低、體積小、低功耗、低電壓、耐震動(dòng)、抗沖擊、抗電磁干擾能力強(qiáng)、堅(jiān)固耐用、壽命長(zhǎng)、圖像畸變小、無(wú)殘像、可以長(zhǎng)時(shí)間工作于惡劣環(huán)境、便于進(jìn)行數(shù)字化處理和與計(jì)算機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn),在圖像采集、非接觸測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)控方面得到了廣泛應(yīng)用,成為現(xiàn)代光電子學(xué)和測(cè)試技術(shù)中十分活躍、特別富有成果的研究領(lǐng)域之一。隨著我國(guó)配套基礎(chǔ)建設(shè)的完善,技術(shù)、資金的積累,各行各業(yè)已采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化。


    數(shù)碼相機(jī)的構(gòu)造與傳統(tǒng)的膠片式相機(jī)(模擬式)基本相同。所不同的是數(shù)碼相機(jī)中使用被稱為CCD的光電轉(zhuǎn)換元件代替膠片,圖像則作為數(shù)字信息采入。CCD即相當(dāng)于模擬式相機(jī)的膠片,那么CCD是如何將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的呢?CCD是一種將圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體元件,大小約為長(zhǎng)寬各1厘米左右,由類似棋盤的格狀排列的小像素(pixel)組成。用相機(jī)拍攝風(fēng)景時(shí),拍攝對(duì)象發(fā)出的光通過(guò)鏡頭在CCD上成像。光到達(dá)CCD的某個(gè)像素時(shí),將根據(jù)光的強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)的電荷,將該電荷的大小讀取為電信號(hào),即可獲得各像素上光的強(qiáng)度(濃度值)。換言之,每個(gè)像素都是一個(gè)可以檢測(cè)光強(qiáng)度的傳感器(光電二極管)。所謂500萬(wàn)像素CCD就是一個(gè)由500萬(wàn)個(gè)光電二極管構(gòu)成的集合體。在檢測(cè)位置及檢測(cè)物體的尺寸均已確定的情況下,使用一個(gè)光電傳感器就可以檢測(cè)該位置是否存在該物體。但是,在生產(chǎn)線上的位置不確定、工件有不同尺寸,或者不只是檢查工件是否存在,而是要測(cè)量工件大小、尺寸時(shí),則使用一個(gè)光電傳感器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。


    CCD工業(yè)相機(jī)有多種類型,例如面陣CCD工業(yè)相機(jī)、線陣CCD工業(yè)相機(jī)、三線傳感器CCD工業(yè)相機(jī)、全幅面CCD工業(yè)相機(jī)以及交織傳輸CCD工業(yè)相機(jī)等。


    目前,CCD工業(yè)相機(jī)常用于視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備、數(shù)字影像、自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備、智能交通、醫(yī)療、教育設(shè)施、電子制造業(yè)等領(lǐng)域。


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