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CCD工业相机的结构类型简介 机器视觉系统的工作流程

来源:加一伟业 发布日期:2019-08-26

  CCD的结构有两种类型,即隔行转移型与帧转移型。它们的主要区别是像元电荷转移的方式和路程的区别。

  隔行转移型

  隔行转移型是CCD最通用的类型之一,它在两列有效光敏像元之间,插入一列光屏蔽的电荷移位寄存器和一列相对应的转移栅,当光敏像元光注入和电荷累积结束后,由每一列转移栅将像元电荷转移至相邻的列电荷移位寄存器中。然后,一列列电荷移位寄存器同时向下移位至一行移往寄存器,再由行移位寄存器移位输出。这种结构类型的主要优点是快门速度快,可任意地起动和停止光敏像元的曝光。所带来的缺点是由于电荷移位寄存器和光敏单元相邻,使光敏单元的有效光敏区减少,从而使像元的填充因子降低,动态范围降低,图像质量降低。

  帧转移型

  帧转移型有效像元的光敏区和电荷移位寄存器分别放置在两个区域,光敏区在光注入,并电荷累积后,用一个极短的脉冲由转移栅将光敏区像元的电荷转移到电荷移位寄存器阵列,转移栅完成转移后,又将这二个区隔离开来,光敏区作下幅图像的光注入,电荷移位寄存器逐行、逐列将像元电荷转移至电荷/电压转换器形成视频信号。

  工业相机机器视觉系统的工作流程

  说到机器视觉系统,首先我们要了解什么是机器视觉,从定义来看,机器视觉是指机器具有像人一样的视觉功能,从而实现各种检测、判断、识别、测量、定位等功能。机器视觉系统在行业应用方面,主要有制药、包装、电子、汽车制造、半导体、纺织、烟草、交通、物流等行业,用机器视觉技术取代人工,可以提供生产效率和产品质量。简单了解了一下机器视觉,那么下面我们就带大家来看看一个完整的机器视觉系统的主要工作过程吧。

  一个完整的机器视觉系统的主要工作过程如下:

  1、工件定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像系统的视野中心,向图像采集部分发送触发脉冲。

  2、图像采集部分按照事先设定的程序和延时,分别向摄像机和照明系统发出启动脉冲。

  3、摄像机停止目前的扫描,重新开始新的一帧扫描,或者摄像机在启动脉冲来到之前处于等待状态,启动脉冲到来后启动一帧扫描。

  4、摄像机开始新的一帧扫描之前打开曝光机构,曝光时间可以事先设定。

  5、另一个启动脉冲打开灯光照明,灯光的开启时间应该与摄像机的曝光时间匹配。

  6、摄像机曝光后,正式开始一帧图像的扫描和输出。

  7、图像采集部分接收模拟视频信号通过A/D将其数字化,或者是直接接收摄像机数字化后的数字视频数据。

  8、图像采集部分将数字图像存放在处理器或计算机的内存中。

  以下是相关网友的提问:

  1、CCD工业相机的原理是什么?

  表示用相机拍摄景物时,景物反射的光线通过相机的镜头透射到CCD上。

  当CCD曝光后,光电二极管受到光线的激发释放出电荷,感光元件的电信号便由此产生。

  CCD控制芯片利用感光元件中的控制信号线路对光电二极管产生的电流进行控制,由电流传输电路输出,CCD会将一次成像产生的电信号收集起来,统一输出到放大器。

  经过放大和滤波后的电信号被送到A/D,由A/D将电信号(此时为模拟信号)转换为数字信号,数值的大小和电信号的强度即电压的高低成正比。这些数值其实就是图像的数据了。

  2、什么是机器视觉?工作原理是什么?

  机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来,机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,得到被摄目标的形态信息,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

  工作原理:

  机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号,图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,如面积、数量、位置、长度,再根据预设的允许度和其他条件输出结果,包括尺寸、角度、个数、合格 / 不合格、有 / 无等,实现自动识别功能。