機(jī)器視覺CCD的特點(diǎn)及應(yīng)用

       機(jī)器視覺CCD可以稱為CCD圖像傳感器，也叫圖像控制器。CCD是一種半導(dǎo)體器件，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為電信號。 CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素（Pixel）。一塊CCD上包含的像素?cái)?shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣，但它是把光信號轉(zhuǎn)換成電荷信號。CCD上有許多排列整齊的光電二極管，能感應(yīng)光線，并將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)外部采樣放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號。它的特點(diǎn)及應(yīng)用分別如下：

1、高解析度（High Resolution）：像點(diǎn)的大小為m級，可感測及識別精細(xì)物體，提高影像品質(zhì)，從早期1寸、1/2寸、2/3寸、1/4寸到現(xiàn)在的1/9寸，像素?cái)?shù)目已從初期的10萬多增加的千萬像素，以后還有急需增加的趨勢。

2、低噪聲（Low Noise）高敏感度：CCD具有很低的讀出噪聲和暗電流噪聲，因此有比較高的信噪比（SNR），同時具有高敏感度0.0003、0.00056LUX甚至0LUX低光度的入射光也能檢測到，其信號不會被噪聲掩蓋，所以CCD的應(yīng)用基本不受氣候限制。

3、動態(tài)范圍廣（High Dynamic Range）：通過數(shù)字處理的CCD信號，其動態(tài)范圍可達(dá)到400%，專業(yè)級可達(dá)到600%，可同時適用于強(qiáng)光和弱光，提高系統(tǒng)環(huán)境的使用范圍，不因亮度差異大而造成信號反差現(xiàn)象。

4、良好的線性特性曲線（Linearity）：入射光源強(qiáng)度和輸出信號大小成良好的正比關(guān)系，能很好地反應(yīng)被攝圖像的細(xì)節(jié)層次，降低信號補(bǔ)償處理成本。

5、光子轉(zhuǎn)換效率高（High Quantum Efficiency）：很微弱的入射光照射都能被記錄下來，若配合影響增強(qiáng)管及投光器，即使在黑夜遠(yuǎn)處的景物也能拍攝到。

6、大面積感光（Large Field of View）：利用半導(dǎo)體技術(shù)已可制造大面積的D晶片，目前于傳統(tǒng)膠片尺寸相當(dāng)?shù)?5mm的晶片已經(jīng)開始應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī)中，成為取代專業(yè)光學(xué)相機(jī)的關(guān)鍵元件。

7、光譜響應(yīng)廣：從0.4~1.1μm，能檢測很寬波長范圍的光，增加系統(tǒng)使用彈性，擴(kuò)大系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域；根據(jù)不同應(yīng)用場合，需用濾色片或復(fù)合濾色片；

8、低影像失真：使用CCD感測器，其圖像處理不會有失真的情形，使原物體表面信息忠實(shí)的反應(yīng)出來；

9、體積小、重量輕：CCD具備體積小且重量輕的特性，應(yīng)用廣泛；

10、低耗能，不受強(qiáng)電磁場影響；

11、電荷傳輸效率佳：該效率系數(shù)影響信噪比、解像率，若電荷傳輸效率不佳，影像將變模糊；

12、可大批量生產(chǎn)，品質(zhì)穩(wěn)定，堅(jiān)固，不易老化，使用方便及保養(yǎng)容易。有些燒壞的CCD像素，經(jīng)過一段時間的帶電工作后能自我恢復(fù)。

CCD在工業(yè)視覺檢測領(lǐng)域的應(yīng)用

1、可用于對象幾何量的測量。幾何量參數(shù)包括：長、寬、液位、面積等等都可以用CCD傳感器技術(shù)來測量。另外，其它如進(jìn)行多尺寸的檢測和檢查包裝的尺寸、形狀、商標(biāo)位置與方向是否準(zhǔn)確等許多場合也都可以采用CCD技術(shù)。

2、在線模式識別。如識別沿自動化生產(chǎn)線傳送的分布離散物件或產(chǎn)品、檢測零件的有無、裝備在機(jī)器人上作為視覺系統(tǒng)、以及設(shè)備安裝是否符合要求、位置是否準(zhǔn)確等。

3、物體表面自動檢測。工業(yè)生產(chǎn)中，表面狀況是物體質(zhì)量的一個重要因素，采用CCD技術(shù)對物體表面狀況進(jìn)行高精度的檢測，不僅可以省略以往光學(xué)機(jī)構(gòu)掃描法中的運(yùn)動部件，而且檢測色度高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小，能自動顯示或記錄被檢測物體的表面狀態(tài)等。因而可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行檢測金屬板、塑料、玻璃、紡織等物品的表面缺陷。

4、加工過程檢測。因?yàn)镃CD具有高速讀出能力，因而也可以用于加工業(yè)過程中的檢測，如機(jī)床加工中的位置測定是閉環(huán)控制不可缺少的一個環(huán)節(jié)，應(yīng)用CCD技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)加工設(shè)備位置高精度的實(shí)時控制。 

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