一文理解视觉传感器.docx

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1、一文理解视觉传感器网络转载导语：概述视觉传感器是指利用光学元件和成像装置获取外部环境图像信息的仪器。视觉传感器是整个机器视觉系统信息的直接;，主要由一个或两个图形传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备。概述视觉是指利用光学元件和成像装置获取外部环境图像信息的仪器。视觉传感器是整个机器视觉系统信息的直接;，主要由一个或两个图形传感器组成，有时还要配以光投射器及其他辅助设备。视觉传感器的主要功能是获取足够的机器视觉系统要处理的最原始图像。图像传感器可以使用激光扫描器、线阵和面阵CCD摄像机或TV摄像机，也可以是最新出现的数字摄像机等。工作原理视觉传感器技术的本质就是图像处理技术，通过对摄像

2、机拍摄到的图像进展图像处理，来计算对象物的特征量面积、重心、长度、位置等，并输出数据和判定结果的传感器。视觉传感用具有从一整幅图像捕捉光线的数以千计的像素。图像的明晰和细腻程度通常用分辨率来衡量，以像素数目表示。在捕捉图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进展比拟，以做出分析。例如，假设视觉传感器被设定为区分正确地插有八颗螺栓的机器部件，那么传感器知道应该拒收只有七颗螺栓的部件，或螺栓未对准的部件。此外，无论该机器部件位于视场中的哪个位置，无论该部件是否在360度范围内旋转，视觉传感器都能做出判定。应用视觉传感器的工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。以下是一些应用范例：

3、在汽车组装厂，检验由机器人涂抹到车门边框的胶珠是否连续，是否有正确的宽度。在瓶装厂，校验瓶盖是否正确密封、装灌液位是否正确，以及在封盖之前没有异物掉入瓶中在包装消费线，确保在正确的位置粘贴正确的包装标签在药品包装消费线，检验阿斯匹林药片的泡罩式包装中是否有破损或者缺失的药片。在金属冲压公司，以每分钟逾150片的速度检验冲压部件，比人工检验快13倍以上。分类视觉传感器的图像收集单元主要由CCD/CMOS像机、光学系统、照明系统和图像收集卡组成，将光学影像转换成数字图像，传递给图像处理单元。通常使用的图像传感器件主要有CCD图像传感器和CMOS图像传感器两种。1、CCD图像传感器CCD即电子耦合组

4、件chargedcoupleddevice，它就像传统相机的底片一样的感光系统，是感应光线的电路装置，可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子，铺满在光学镜头前方，当光线与图像从镜头透过、投影到CCD外表时，CCD就会产生电流，将感应到的内容转换成数码资料储存在相机内部的闪速存储器或者内置硬盘卡内。CCD像素数目越多、单一像素尺寸越大，采集到的图像就会越明晰。CCD图像传感器由微镜头、滤色片、感光元件三层组成。CCD图像传感器的每一个感光元件由一个光电二极管和控制相邻电荷的存储单元组成光电管用于捕捉光子用，它将光子转化成电子，采集到的光线越强，产生的电子数目就越多，而电子信号越强那么越轻易被记录且不

5、轻易丧失，图像细节那么更加丰富。CCD传感器是一种特殊的半导体材料，有大量独立的感光二极管组成，一般按照矩阵形式排列，相当月传统相机的胶卷。CCD传感器有两种，第一种是特殊CCD传感器，如红外CCD芯片红外焦平面阵列器件、高灵敏度背照式和电子轰击式CCD、EBCCD等，另外还有大靶面如2048*2048、4096*4096可见光CCD传感器、宽光谱范围紫外线可见光近红外光3-5um中红外光8-14um远红外光焦平面阵列传感器等。目前已有贸易化产品，并广泛应用于各个领域。第二种是通用型或者消费型CCD传感器在很多方面都有较大地进展，总的方向是进步CCD摄像机的综合性能。CCD传感用具有以下优点：

6、高解析度、低杂讯高灵敏度、动态范围广、良好的线性特性曲线、大面积感光、低影像失真、体积小、重量轻、低耗电，不受磁场影响、电荷传输效率佳、可大批量消费，品质稳定，巩固、不易老化，使用方便及易保养等优点。但随着CCD应用范围的扩大，其缺点逐渐暴露：首先，CCD芯片技术工艺复杂，不能与标准的工艺兼容。其次，CCD技术芯片需要的电压功耗大，因此CCD技术芯片价格昂贵且使用不便。2、CMOS图像传感器由于CCD工艺复杂等缺点，CMOS图像传感器逐渐开场开展起来。它的工作原理是：首先，外界光照射像素阵列，发生光电效应，在像素单元内产生相应的电荷。行选择逻辑单元根据需要，选通相应的行像素单元。行像素单元内的

7、图像信号通过各自所在列的信号总线传输到对应的模拟信号处理单元以及AD转换器，转换成数字图像信号输出。其中的行选择逻辑单元可以对像素阵列逐行扫描也可隔行扫描。行选择逻辑单元与列选择逻辑单元配合使用可以实现图像的窗口提取功能。模拟信号处理单元的主要功能是对信号进展放大处理，并且进步信噪比。另外，为了获得质量合格的实用摄像头，芯片中必须包含各种控制电路，如曝光时间控制、自动增益控制等。为了使芯片中各局部电路按规定的节拍动作，必须使用多个时序控制信号。为了便于摄像头的应用，还要求该芯片能输出一些时序信号，如同步信号、行起始信号、场起始信号等。互补金属氧化物场效应管即CMOS图像传感器，该传感器芯片采用

8、了CMOS工艺，可将图像收集单元和信号处理单元集成到同一块芯片上。由于具有上述特点，它合适大规模批量消费，合适于要求小尺寸、低价格、摄像质量无过高要求的应用，如保安用小型、微型相机、手机、计算机网络视频会议系统、无线手持式视频会议系统、条形码扫描器、机、玩具、生物显微镜计数、某些车用摄像系统等大量商用领域。选型指南视觉传感器的选择取决于准确性、输出、灵敏度、机器视觉系统的本钱以及对应用要求的充分理解。相机是机器视觉系统的眼睛，而相机的心脏是图像传感器。CCD图像传感器提供很好的图像质量、抗噪才能和相机设计时的灵敏性。尽管由于增加了外部电路使得系统的尺寸变大，复杂性进步，但在电路设计时可更加灵敏

9、，可以尽可能的提升CCD相机的某些十分关注的性能。CCD更合适于对相机性能要求非常高而对本钱控制不太严格的应用领域，如天文，高明晰度的医疗X光影像、和其他需要长时间曝光，对图像噪声要求严格的科学应用。CMOS图像传感器是能应用现代大规模半导体集成电路消费工艺来消费的图像传感器，具有成品率高、集成度高、功耗小、价格低等特点。CMOS技术是世界上很多图像传感器半导体研发企业试图用来替换CCD的技术。经太多年的努力，作为图像传感器，CMOS已经克制早期的很多缺点，开展到了在图像品质方面可以与CCD技术比赛的程度。CMOS的程度使它们更合适应用于要求空间小、体积小、功耗低而对图像噪声和质量要求不是十分

10、高的场合。如大局部有辅助光照明的工业检测应用、安防保安应用、和大多数消费型贸易数码相机应用。在指定的应用中，三个关键的要素决定了传感器的选择：动态范围、速度和响应度。动态范围决定系统可以抓取的图像的质量，也被称作对细节的表达才能。传感器的速度指的是每秒钟传感器可以产生多少张图像和系统可以接收到的图像的输出量。响应度指的是传感器将光子转换为电子的效率，它决定系统需要抓取有用的图像的亮度程度。传感器的技术和设计共同决定上述特征，因此系统开发人员在选择传感器时必须有自己的衡量标准，具体的研究这些特征，将有助于做出正确的判定。故障排除视觉传感器无法识别相机故障及处理故障原因： (1)由于静电、热插拔视频电缆等原因导致相机视频电源转换回路故障。 (2)由于电磁干扰、噪音干扰等原因造成控制器视频通讯芯片损坏。现场采取以下抗干扰措施：通讯线与信号线使用屏蔽电缆，并可靠连接。通讯线与信号线应与大电流动力电缆分开布线。产品应与大功率或者高频设备隔离安装。请确保输入电源勿与大功率设备的电源共地。