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Technical Articles

工业相机简介

Date:2016-07-15 Source:三姆森科技
 工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件,其最本质的功能就是将光信号转变成为有序的电信号。选择合适的相机也是机器视觉系统设计中的重要环节,工业相机不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等,同时也与整个系统的运行模式直接相关。

  工业相机又俗称摄像机,相对传统的民用相机(摄像机)而言,它具有更高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等优势。目前市面上工业相机大多是基于CCD(ChargeCoupledDevice)或CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)芯片的相机。

 

  CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体,是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号,而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包,而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。

  典型的CCD相机由工业镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。CCD作为一种功能器件,与真空管相比,具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。

  CCD工业相机仅是机器视觉系统的一个代表。在整个机器视觉系统中,光源、工业镜头、工业相机,相互制约,但其中的关键点是摄像机。伴随相机支持技术的快速发展,特别是CCD与CMOS,他们对于高分辨率工业相机技术的发展产生的现实意义非同寻常。而CCD和CMOS是除了生产工程以外,特征上也有很多区别。一般认为CMOS的图像效果低于CCD,,不过最近随CMOS的生产量的增加,CMOS的品质也迅速得到改善。

  CCD是60年代末期由贝尔试验室发明。开始作为一种新型的PC存储电路,很快CCD具有许多其他潜在的应用,包括信号和图像(硅的光敏性)处理。CCD和CMOS是现在普遍采用的两种图像工艺技术,它们之间的主要差异在于传送方式的不同。

  虽然CCD在影像品质、分辨率大小、灵敏度等方面优于CMOS,而CMOS具有低成本、低功耗以及高整合度的特点。随着CCD与CMOS技术的不断进步,两者之间的差异将逐步减小,目前CCD一直致力于功耗上的改进,而CMOS也在投入大量的研发改善分辨率与灵敏度方面的不足。可以预见在CCD与CMOS不断改进后的未来,我们将走进一个更加缤纷多彩的数码影像世界。

  目前高分辨率相机适合应用的领域越来越广,除了数字影像、智能交通、布料检测设备等2次元的检测设备之外,机器视觉(工厂自动化的部分领域)、医疗、教育设施等领域也都已有了广泛应用。用户应该从具体应用出发,根据使用的目的来选择合适的高分辨率相机,如需要高分辨率、照明良好,一般的可以用CMOS;如需要高分别率和高速的话,要选高S/N的CCD摄像机。

  嫦娥二号探月卫星升空的升空,使人们认对CCD工业相机有了进一步的的了解。由于要摄取月球表面数据需要高清质量的图像,相机是绑在嫦娥二号卫星上与卫星同步运行的,加上月球本身就在转动,这就要求相机的拍摄速度要非常快,抓怕到的图像质量非常高,所以最终采用了工业相机进行图像采集与记录。


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