機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域的一個(gè)重大轉(zhuǎn)變涉及從電荷耦合器件（CCD）圖像傳感器轉(zhuǎn)向更經(jīng)濟(jì)的基于CMOS的相機(jī)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)也消耗更少的功率并提供更高的幀速率。這種***的技術(shù)轉(zhuǎn)變?cè)?0世紀(jì)90年代開(kāi)始的消費(fèi)者成像以及21世紀(jì)初的攝影傳感器尤為明顯，現(xiàn)在正在顛覆機(jī)器視覺(jué)設(shè)計(jì)。
CMOS圖像傳感器在兩個(gè)主要方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步：圖像速率和噪聲水平。對(duì)于嵌入式視覺(jué)系統(tǒng)，由于改進(jìn)的噪聲特性，CMOS傳感器正日益成為優(yōu)先技術(shù)。而且CMOS圖像傳感器提供了更大表面積的更詳細(xì)視圖，這是工廠自動(dòng)化環(huán)境中的重要需求。CMOS圖像傳感器可在生產(chǎn)線(xiàn)上生成快速移動(dòng)物體的無(wú)失真圖像。它還具有片上降噪電路黑電平鉗位，即使在低光照條件下也能捕獲高質(zhì)量圖像。
以CMOS為中心的相機(jī)設(shè)計(jì)正在幫助開(kāi)發(fā)人員解決機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用中的極端處理要求和低功耗限制。簡(jiǎn)而言之，正在進(jìn)行一項(xiàng)重大轉(zhuǎn)變，以創(chuàng)建精益相機(jī)設(shè)計(jì)，以服務(wù)于運(yùn)動(dòng)分析，機(jī)器人，**，工業(yè)檢測(cè)和計(jì)量。 目前，還有部分線(xiàn)路板廠商仍采用傳統(tǒng)的人工目測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。然而人工目測(cè)本身具有一定的缺點(diǎn)。保護(hù)套CCD視覺(jué)檢測(cè)針歪自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備
CCD圖像傳感器的發(fā)明，實(shí)際上是應(yīng)用愛(ài)因斯坦有關(guān)光電效應(yīng)理論的結(jié)果，即光照射到某些物質(zhì)上，能夠引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化。但是從理論到實(shí)踐，道路卻并不平坦?？茖W(xué)家遇到的比較大挑戰(zhàn)，在于如何在很短的時(shí)間內(nèi)，將每一個(gè)點(diǎn)上因?yàn)楣庹斩a(chǎn)生改變的大量電信號(hào)采集并且辨別出來(lái)。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，博伊爾和史密斯終于解決了上述難題。他們采用一種高感光度的半導(dǎo)體材料，將光線(xiàn)照射導(dǎo)致的電信號(hào)變化轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，使得其高效存儲(chǔ)、編輯、傳輸都成為可能。簡(jiǎn)單地說(shuō)，CCD圖像傳感器就像是膠片一樣，有了它，人們就再不用耗時(shí)費(fèi)力地去沖洗膠片了。
優(yōu)點(diǎn)
CCD圖像傳感器作為一種新型光電轉(zhuǎn)換器現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于攝像、圖像采集、掃描儀以及工業(yè)測(cè)量等領(lǐng)域。作為攝像器件，與攝像管相比，CCD圖像傳感器有體積小、重量輕、分辨率高、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍寬、光敏元的幾何精度高、光譜響應(yīng)范圍寬、工作電壓低、功耗小、壽命長(zhǎng)、抗震性和抗沖擊性好、不受電磁場(chǎng)干擾和可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。 齒輪CCD視覺(jué)檢測(cè)氣泡自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備目前制鞋產(chǎn)品的生產(chǎn)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化但美中不足的是在成品檢測(cè)這塊還是由人工一個(gè)一個(gè)檢查排除不合格品。
CCD視覺(jué)檢測(cè)相對(duì)于人工檢測(cè)有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 客觀性
檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，ccd視覺(jué)檢測(cè)不會(huì)受到操作者的疲勞度、責(zé)任心和經(jīng)驗(yàn)等因素的影響，傳統(tǒng)人眼檢測(cè)有一個(gè)致命的缺陷，就是情緒帶來(lái)的主觀性，檢測(cè)結(jié)果會(huì)因工人心情好壞產(chǎn)生變化，而機(jī)器沒(méi)有喜怒哀樂(lè)，檢測(cè)的結(jié)果自然精細(xì)可靠。
2. 高重復(fù)性ccd視覺(jué)不會(huì)感到疲倦，與此相反，人眼每次檢測(cè)產(chǎn)品時(shí)都會(huì)有細(xì)微的不同，即使產(chǎn)品是完全相同的。
3.高速度
ccd視覺(jué)檢測(cè)能更快的檢測(cè)產(chǎn)品，特別是當(dāng)檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，例如印刷包裝行視覺(jué)定位**系統(tǒng)。
4低成本，高效率自動(dòng)檢測(cè)機(jī)器能夠承擔(dān)好幾個(gè)人的任務(wù)，而且機(jī)器不需要停頓、不會(huì)生病、能夠連續(xù)工作，所以能夠極大的提高生產(chǎn)效率。
機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿(mǎn)足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué);同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，用人工視覺(jué)檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以**提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。
CCD視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備依賴(lài)于CCD成像攝像頭和檢測(cè)系統(tǒng)，其中檢測(cè)系統(tǒng)由于重要，檢測(cè)系統(tǒng)基于客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)要求，跟據(jù)客戶(hù)的要求系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工程師再有指對(duì)性開(kāi)發(fā)。注：行業(yè)內(nèi)有通用檢測(cè)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)一般是事先開(kāi)發(fā)好的，可能集成有大部份的檢測(cè)功能?？梢詽M(mǎn)足要求時(shí)直接購(gòu)買(mǎi)與硬件整合就可以利用。
機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)能夠很大程度的提高產(chǎn)能，降低成本，同時(shí)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備可以24小時(shí)不間斷的工作，且在高速下執(zhí)行100%的在線(xiàn)監(jiān)視，檢視的準(zhǔn)確度也達(dá)到接近100%的程度，因此產(chǎn)業(yè)界大量地采用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)，在很多場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)高精度高速測(cè)量。 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)對(duì)采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化。
CCD傳感器的檢測(cè)原理
CCD是由光敏單元、輸入結(jié)構(gòu)和輸出結(jié)構(gòu)等組成的一體化的光電轉(zhuǎn)換器件，其突出特點(diǎn)是以電荷作為信號(hào)載體，其基本工作原理見(jiàn)文獻(xiàn)。當(dāng)入射光照射到CCD光敏單元上時(shí)，光敏單元中將產(chǎn)生光電荷Q，Q與光子流速率Δn0、光照時(shí)間TC、光敏單元面積A成正比，即：
Q＝ηqΔn0ATc(1)
其中η為材料的量子效率；q為電子電荷量。CCD圖像傳感器的光電轉(zhuǎn)換特性如圖1如示，其中橫坐標(biāo)為照度，lx.s；縱坐標(biāo)為輸出電壓，V0在非飽和區(qū)滿(mǎn)足：
f(s)=d1sτ＋d2(2) 式中，f(s)為輸出信號(hào)電壓(V)；s為曝光量(lx.s)；d1為直線(xiàn)段的斜率(V／lx.s)，表示CCD的光響應(yīng)度；τ為光電轉(zhuǎn)換系數(shù)，τ≈1；d2為無(wú)光照時(shí)CCD的輸出電壓，稱(chēng)為暗輸出電壓。特性曲線(xiàn)的拐點(diǎn)G所對(duì)應(yīng)的曝光量SE稱(chēng)為飽和曝光量，所對(duì)應(yīng)的輸出電壓VSAT稱(chēng)為飽和輸出電壓。曝光量高于SE后，CCD輸出信號(hào)不再增加，可見(jiàn)，CCD圖像傳感器在非飽和區(qū)的光電轉(zhuǎn)換特性接近于線(xiàn)性，因此，應(yīng)將CCD的工作狀態(tài)控制在非飽和區(qū)。 隨著人力成本的提高和市場(chǎng)對(duì)鋰電池質(zhì)量要求的提升，國(guó)內(nèi)各大鋰電池生產(chǎn)商對(duì)外觀檢測(cè)設(shè)備的需求越來(lái)越迫切。手機(jī)CCD視覺(jué)檢測(cè)開(kāi)裂自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備
目前機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品終端市場(chǎng) 2/3 為電子制造、但從未來(lái)發(fā)展前景來(lái)看， 印刷包裝、食品材料、醫(yī)藥、*** 等行業(yè)。保護(hù)套CCD視覺(jué)檢測(cè)針歪自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備
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(chēng)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，那么它又是如何將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的呢？
CCD 是英語(yǔ) Charge Coupled Device（電荷耦合元件）的縮寫(xiě)，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(lèi)似棋盤(pán)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 200 萬(wàn)像素 CCD 就是一個(gè)由 200 萬(wàn)個(gè)光電二極管構(gòu)成的**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(xiàn)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。 保護(hù)套CCD視覺(jué)檢測(cè)針歪自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備
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