視覺檢測設備中的CCD工業(yè)相機

    視覺檢測設備由CCD工業(yè)相機，工業(yè)鏡頭，光學系統(tǒng)，光源，圖像處理系統(tǒng)，軟件包和其它輔助部件組成。視覺檢測設備就是利用CCD工業(yè)相機來代替人眼來進行檢測的。CCD工業(yè)相機在工業(yè)制造，尤其是在機械設備中的應用非常廣泛，在視覺檢測領域，視覺檢測設備、自動化檢測設備、光學篩選機等設備中，都離不開CCD工業(yè)相機，是其中的關鍵組件，它的作用很大。CCD工業(yè)相機是機器視覺系統(tǒng)中的一個關鍵組件，又俗稱攝像機，相對傳統(tǒng)的民用相機（攝像機）而言，它具有更高的圖像穩(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等優(yōu)勢。

    電荷耦合器件（CCD）是一種以電荷為信號載體的微型圖像傳感器，具有光電轉(zhuǎn)換和信號電荷存儲、轉(zhuǎn)移及讀出的功能，其輸出信號通常是符合電視標準的視頻信號，可存儲于適當?shù)慕橘|(zhì)或輸入計算機，便于進行圖像存儲、增強、識別等處理。自CCD于1970年在貝爾實驗室誕生以來，CCD技術隨著半導體微電子技術的發(fā)展而迅速發(fā)展，CCD傳感器的像素集成度、分辨率、幾何精度和靈敏度都得到極大的提高，工作頻率范圍也極大增加，可高速成像以滿足對高速運動物體的拍攝，并以其光譜響應寬、動態(tài)范圍大、靈敏度和幾何精度高、重量輕、噪聲低、體積小、低功耗、低電壓、耐震動、抗沖擊、抗電磁干擾能力強、堅固耐用、壽命長、圖像畸變小、無殘像、可以長時間工作于惡劣環(huán)境、便于進行數(shù)字化處理和與計算機連接等優(yōu)點，在圖像采集、非接觸測量和實時監(jiān)控方面得到了廣泛應用，成為現(xiàn)代光電子學和測試技術中十分活躍、特別富有成果的研究領域之一。隨著我國配套基礎建設的完善，技術、資金的積累，各行各業(yè)已采用機器視覺技術的工業(yè)自動化。

    數(shù)碼相機的構造與傳統(tǒng)的膠片式相機（模擬式）基本相同。所不同的是數(shù)碼相機中使用被稱為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即相當于模擬式相機的膠片，那么CCD是如何將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的呢？CCD是一種將圖像轉(zhuǎn)換為電信號的半導體元件，大小約為長寬各1厘米左右，由類似棋盤的格狀排列的小像素（pixel）組成。用相機拍攝風景時，拍攝對象發(fā)出的光通過鏡頭在CCD上成像。光到達CCD的某個像素時，將根據(jù)光的強度產(chǎn)生相應的電荷，將該電荷的大小讀取為電信號，即可獲得各像素上光的強度（濃度值）。換言之，每個像素都是一個可以檢測光強度的傳感器（光電二極管）。所謂500萬像素CCD就是一個由500萬個光電二極管構成的集合體。在檢測位置及檢測物體的尺寸均已確定的情況下，使用一個光電傳感器就可以檢測該位置是否存在該物體。但是，在生產(chǎn)線上的位置不確定、工件有不同尺寸，或者不只是檢查工件是否存在，而是要測量工件大小、尺寸時，則使用一個光電傳感器是遠遠不夠的。

    CCD工業(yè)相機有多種類型，例如面陣CCD工業(yè)相機、線陣CCD工業(yè)相機、三線傳感器CCD工業(yè)相機、全幅面CCD工業(yè)相機以及交織傳輸CCD工業(yè)相機等。

    目前，CCD工業(yè)相機常用于視覺檢測設備、數(shù)字影像、自動化檢測設備、智能交通、醫(yī)療、教育設施、電子制造業(yè)等領域。