ccd環(huán)形光源用途

本文目錄一覽：

• 1、CCD是啥意思? 干什么用的?
• 2、什么是機(jī)器視覺？有人能解釋一下嗎？
• 3、我想知道CCD冷光源的好處在哪？
• 4、ccd光源有哪幾種

CCD是啥意思? 干什么用的?

CCD，英文全稱：Charge-coupled Device，中文全稱：電荷耦合元件?？梢苑Q為CCD圖像傳感器。

CCD是一種半導(dǎo)體器件，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。 CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素（Pixel）。一塊CCD上包含的像素數(shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。CCD上有許多排列整齊的電容，能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。經(jīng)由外部電路的控制，每個小電容能將其所帶的電荷轉(zhuǎn)給它相鄰的電容。CCD廣泛應(yīng)用在數(shù)位攝影、天文學(xué)，尤其是光學(xué)遙測技術(shù)、光學(xué)與頻譜望遠(yuǎn)鏡，和高速攝影技術(shù)如Lucky imaging。CCD在攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和掃描儀中應(yīng)用廣泛，只不過攝像機(jī)中使用的是點(diǎn)陣CCD，即包括x、y兩個方向用于攝取平面圖像，而掃描儀中使用的是線性CCD，它只有x一個方向，y方向掃描由掃描儀的機(jī)械裝置來完成。

什么是機(jī)器視覺？有人能解釋一下嗎？

機(jī)器視覺，就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分 CMOS 和CCD

兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號;圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

日弘智能視覺系統(tǒng)組成部分：

1.照明光源2.鏡頭3.工業(yè)攝像機(jī)4.圖像采集/處理卡5.圖像處理系統(tǒng)6.其它外部設(shè)備

一、相機(jī)篇

工業(yè)相機(jī)又俗稱攝像機(jī)，相比于傳統(tǒng)的民用相機(jī)(攝像機(jī))而言，它具有高的圖像穩(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等，目前市面上工業(yè)相機(jī)大多是基于CCD(Charge

Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相機(jī)。

其中，CCD是目前機(jī)器視覺最為常用的圖像傳感器。它集光電轉(zhuǎn)換及電荷存貯、電荷轉(zhuǎn)移、信號讀取于一體，是典型的固體成像器件。

CCD的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號，而不同于其它器件是以電流或者電壓為信號。這類成像器件通過光電轉(zhuǎn)換形成電荷包，而后在驅(qū)動脈沖的作用下轉(zhuǎn)移、放大輸出圖像信號。

典型的CCD相機(jī)由光學(xué)鏡頭、時序及同步信號發(fā)生器、垂直驅(qū)動器、模擬/數(shù)字信號處理電路組成。CCD作為一種功能器件，與真空管相比，具有無灼傷、無滯后、低電壓工作、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。

CMOS圖像傳感器的開發(fā)則最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70 年代初，90 年代初期，隨著超大規(guī)模集成電路 (VLSI)

制造工藝技術(shù)的發(fā)展，CMOS圖像傳感器得到迅速發(fā)展。

CMOS圖像傳感器將光敏元陣列、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、圖像信號處理器及控制器集成在一塊芯片上，還具有局部像素的編程隨機(jī)訪問的優(yōu)點(diǎn)。

目前，CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、高速傳輸和寬動態(tài)范圍等特點(diǎn)在高分辨率和高速場合得到了廣泛的應(yīng)用。

分類：

任何東西一定有它自己的分類標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)相機(jī)也不例外。

按照芯片類型可以分為CCD相機(jī)、CMOS相機(jī);

按照傳感器的結(jié)構(gòu)特性可以分為線陣相機(jī)、面陣相機(jī);

按照掃描方式可以分為隔行掃描相機(jī)、逐行掃描相機(jī);

按照分辨率大小可以分為普通分辨率相機(jī)、高分辨率相機(jī);

按照輸出信號方式可以分為模擬相機(jī)、數(shù)字相機(jī);

按照輸出色彩可以分為單色(黑白)相機(jī)、彩色相機(jī);

按照輸出信號速度可以分為普通速度相機(jī)、高速相機(jī);

按照響應(yīng)頻率范圍可以分為可見光(普通)相機(jī)、紅外相機(jī)、紫外相機(jī)等。

區(qū)別：

1、性能穩(wěn)定可靠易于安裝，相機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)實不易損壞，連續(xù)工作時間長，可在較差的環(huán)境下使用，一般的數(shù)碼相機(jī)是做不到這些的。例如：讓民用數(shù)碼相機(jī)一天工作24小時或連續(xù)工作幾天肯定會受不了的。

2、快門時間非常短，可以抓拍高速運(yùn)動的物體。例如，把名片貼在電風(fēng)扇扇葉上，以最大速度旋轉(zhuǎn)，設(shè)置合適的快門時間，用工業(yè)相機(jī)抓拍一張圖像，仍能夠清晰辨別名片上的字體。用普通的相機(jī)來抓拍，是不可能達(dá)到同樣效果的。

3、圖像傳感器是逐行掃描的，而普通的相機(jī)的圖像傳感器是隔行掃描的，

逐行掃描的圖像傳感器生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，成品率低，出貨量少，世界上只有少數(shù)公司能夠提供這類產(chǎn)品，例如Dalsa、Sony，而且價格昂貴。

4、幀率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通相機(jī)。工業(yè)相機(jī)每秒可以拍攝十幅到幾百幅圖片，而普通相機(jī)只能拍攝2-3幅圖像，相差較大。

5、輸出是裸數(shù)據(jù)(raw data)，其光譜范圍也往往比較寬，比較適合進(jìn)行高質(zhì)量的圖像處理算法，例如機(jī)器視覺(Machine

Vision)應(yīng)用。而普通相機(jī)拍攝的圖片，其光譜范圍只適合人眼視覺，并且經(jīng)過了mjpeg壓縮，圖像質(zhì)量較差，不利于分析處理。

6、相對普通相機(jī)(DSC)來說價格較貴。

如何選擇：

1、根據(jù)應(yīng)用的不同分別選用CCD或CMOS相機(jī)CCD工業(yè)相機(jī)主要應(yīng)用在運(yùn)動物體的圖像提取，如貼片機(jī)機(jī)器視覺，當(dāng)然隨著CMOS技術(shù)的發(fā)展，許多貼片機(jī)也在選用CMOS工業(yè)相機(jī)。用在視覺自動檢查的方案或行業(yè)中一般用CCD工業(yè)相機(jī)比較多。CMOS工業(yè)相機(jī)由成本低，功耗低也應(yīng)用越來越廣泛。

2、分辨率的選擇首先考慮待觀察或待測量物體的精度，根據(jù)精度選擇分辨率。相機(jī)像素精度=單方向視野范圍大小/相機(jī)單方向分辨率。則相機(jī)單方向分辨率=單方向視野范圍大小/理論精度。若單視野為5mm長，理論精度為0.02mm，則單方向分辨率=5/0.02=250。然而為增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，不會只用一個像素單位對應(yīng)一個測量/觀察精度值，一般可以選擇倍數(shù)4或更高。這樣該相機(jī)需求單方向分辨率為1000，選用130萬像素已經(jīng)足夠。

其次看工業(yè)相機(jī)的輸出，若是體式觀察或機(jī)器軟件分析識別

，分辨率高是有幫助的;若是VGA輸出或USB輸出，在顯示器上觀察，則還依賴于顯示器的分辨率，工業(yè)相機(jī)的分辨率再高，顯示器分辨率不夠，也是沒有意義的;利用存儲卡或拍照功能，工業(yè)相機(jī)的分辨率高也是有幫助的。

3、與鏡頭的匹配傳感器芯片尺寸需要小于或等于鏡頭尺寸，C或CS安裝座也要匹配(或者增加轉(zhuǎn)接口)。

4、相機(jī)幀數(shù)選擇當(dāng)被測物體有運(yùn)動要求時，要選擇幀數(shù)高的工業(yè)相機(jī)。但一般來說分辨率越高，幀數(shù)越低。

二、鏡頭篇

鏡頭的基本功能就是實現(xiàn)光束變換(調(diào)制)，在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，鏡頭的主要作用是將成像目標(biāo)在圖像傳感器的光敏面上。鏡頭的質(zhì)量直影響到機(jī)器視覺系統(tǒng)的整體性能，合理地選擇和安裝鏡頭，是機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。

基礎(chǔ)知識：

1、鏡頭匹配

大家如何選擇合適鏡頭，鏡頭選配時需要選擇與攝像機(jī)接口和CCD的尺寸相匹配的鏡頭。鏡頭C和CS的接口方式占主流。小型的安防用的CS接口攝像機(jī)得到普及、FA行業(yè)則大部分是C接口的攝像機(jī)與鏡頭的組合。對應(yīng)的CCD尺寸、市場上一般根據(jù)用途使用2/3寸到1/3寸的產(chǎn)品。

2、互換性

C接口鏡頭可以與C接口攝像機(jī)、CS接口攝像機(jī)互用;CS接口鏡頭不可以應(yīng)用在C接口攝像機(jī)，只可以應(yīng)用在CS接口攝像機(jī)。

3、KERARE

攝像機(jī)如果使用配備小CCD尺寸的鏡頭，那么周邊沒有攝取到圖像的部分呈現(xiàn)出黑色，我們稱其為KERARE。

4、鏡頭的作用：

將折射率不同的各種硝材通過研磨，加工成高精度的曲面、把這些鏡頭進(jìn)行組合，就是設(shè)計鏡頭。從伽利略時代開始使用的普遍技術(shù)是其基本原理。為得到更清晰的圖像，一直在研究開發(fā)試制新的硝材和非球面鏡片。

三、光源篇

LED光源、鹵素?zé)?光纖光源)、高頻熒光燈。目前LED光源最常用，主要有如下幾個特點(diǎn)：

可制成各種形狀、尺寸及各種照射角度;

可根據(jù)需要制成各種顏色，并可以隨時調(diào)節(jié)亮度;

通過散熱裝置，散熱效果更好，光亮度更穩(wěn)定;

使用壽命長;

反應(yīng)快捷，可在10微秒或更短的時間內(nèi)達(dá)到最大亮度;

電源帶有外觸發(fā)，可以通過計算機(jī)控制，起動速度快，可以用作頻閃燈;

運(yùn)行成本低、壽命長的LED，會在綜合成本和性能方面體現(xiàn)出更大的優(yōu)勢;

可根據(jù)客戶的需要，進(jìn)行特殊設(shè)計。

LED光源按形狀通常可分為以下幾類：

1、環(huán)形光源環(huán)形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息;高密度LED陣列，高亮度;多種緊湊設(shè)計，節(jié)省安裝空間;解決對角照射陰影問題;可選配漫射板導(dǎo)光，光線均勻擴(kuò)散。應(yīng)用領(lǐng)域:PCB基板檢測，IC元件檢測，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測，集成電路印字檢查。

2、背光源用高密度LED陣列面提供高強(qiáng)度背光照明，能突出物體。的外形輪廓特征，尤其適合作為顯微鏡的載物臺。紅白兩用背光源、紅藍(lán)多用背光源，能調(diào)配出不同顏色，滿足不同被測物多色要求。應(yīng)用領(lǐng)域:機(jī)械零件尺寸的測量，電子元件、IC的外型檢測，膠片污點(diǎn)檢測，透明物體劃痕檢測等。

3、條形光源條形光源是較大方形結(jié)構(gòu)被測物的首選光源;顏色可根據(jù)需求搭配，自由組合;照射角度與安裝隨意可調(diào)。應(yīng)用領(lǐng)域:金屬表面檢查，圖像掃描，表面裂縫檢測，LCD面板檢測等。

4、同軸光源同軸光源可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾;部分采用分光鏡設(shè)計，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。應(yīng)用領(lǐng)域:系列光源最適宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測，芯片和硅晶片的破損檢測，Mark點(diǎn)定位，包裝條碼識別。

5、AOI專用光源不同角度的三色光照明，照射凸顯焊錫三維信息;外加漫射板導(dǎo)光，減少反光;不同角度組合;應(yīng)用領(lǐng)域:用于電路板焊錫檢測。

6、球積分光源具有積分效果的半球面內(nèi)壁，均勻反射從底部360度發(fā)射出的光線，使整個圖像的照度十分均勻。應(yīng)用領(lǐng)域:合于曲面，表面凹凸，弧形表面檢測，或金屬、玻璃表面反光較強(qiáng)的物體表面檢測。

7、線形光源超高亮度，采用柱面透鏡聚光，適用于各種流水線連續(xù)檢測場合。應(yīng)用領(lǐng)域:陣相機(jī)照明專用，AOI專用。

8、點(diǎn)光源大功率LED，體積小，發(fā)光強(qiáng)度高;光纖鹵素?zé)舻奶娲?，尤其適合作為鏡頭的同軸光源等;高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。應(yīng)用領(lǐng)域:適合遠(yuǎn)心鏡頭使用，用于芯片檢測，Mark點(diǎn)定位，晶片及液晶玻璃底基校正。

9、組合條形光源四邊配置條形光，每邊照明獨(dú)立可控;可根據(jù)被測物要求調(diào)整所需照明角度，適用性廣。應(yīng)用案例:CB基板檢測，IC元件檢測，焊錫檢查，Mark點(diǎn)定位，顯微鏡照明，包裝條碼照明，球形物體照明等。

10、對位光源對位速度快;視場大;精度高;體積小，便于檢測集成;亮度高，可選配輔助環(huán)形光源。應(yīng)用領(lǐng)域:VA系列光源是全自動電路板印刷機(jī)對位的專用光源。

四、光源的選型

1、前提信息

(1)檢測內(nèi)容外觀檢查、OCR、尺寸測定、定位

(2)對象物

想看什么?(異物、傷痕、缺損、標(biāo)識、形狀等)

表面狀態(tài)(鏡面、糙面、曲面、平面)

立體?平面?

材質(zhì)、表面顏色

視野范圍?

動態(tài)還是靜態(tài)(相機(jī)快門速度)

(3)限制條件

工作距離(鏡頭下端到被測物表面距離)

設(shè)置條件(照明的大小、照明下端到被測物表面的距離、反射型or透射型)

周圍環(huán)境(溫度、外亂光)

相機(jī)的種類，面陣or線陣

2、簡單的預(yù)備知識：

(1).因材質(zhì)和厚度不同、對光的透過特性(透明度)各異。(2).光根拠其波長之長短、對物質(zhì)的穿透能力(穿透率)各異。(3).光的波長越長、對物質(zhì)的透過力越強(qiáng)，光的波長越短、在物質(zhì)表面的拡散率越大。(4).透射照明、即是使光線透射對象物、并觀察其透過光之照明手法。

3、光源：

穩(wěn)定均勻的光源極其重要

目的：將被測物與背景盡量明顕區(qū)分

攝取圖像時、最重要之處是如何鮮明地獲得：被測物與背景的濃淡差

目前、在圖像處理領(lǐng)域中最廣范的技術(shù)手法是：二值化(白黒)處理為了能夠突出特征點(diǎn)，將特征圖像突出出來，在打光手法上，常用的包括有明視野與暗視野。

明視野：用直射光來觀察對象物整體(散亂光呈黒色)

暗視野：用散亂光來觀察對象物整體(直射光呈白色)具體的光源選取方法還在于試驗的實踐經(jīng)驗。

我想知道CCD冷光源的好處在哪？

Cool CCD Camera 是用來在低照度下和非常低照度下對于常規(guī)CCD Camera很難達(dá)到的情況下進(jìn)行攝像的。

具有如下諸多優(yōu)點(diǎn)：

1、 噪聲低，圖象質(zhì)量高。

2、 靈敏度高，感光效果佳。

3、 體積小，消耗功能小。

4、 壽命長，故障率低。

5、 幾何失真小。

6、 解析度穩(wěn)定，補(bǔ)償效果佳。

7、 耐震動，不易受電磁場干擾。

不過感覺還是和視野里看到的圖像有差別，可能是我用的質(zhì)量不好，呵呵

附：其他說明

CCD Camera是電荷耦合式攝像機(jī)的簡稱，主要功能為將來自鏡頭光學(xué)圖象聚焦，經(jīng)由CCD轉(zhuǎn)換為隨時間變化的視頻信號，再經(jīng)攝象機(jī)內(nèi)部線路處理CCD轉(zhuǎn)換視頻信號，然后經(jīng)由同軸或光纜或其它傳輸途徑將信號傳送至電腦經(jīng)圖象卡處理將信號在顯示器上顯示。

CCD Camera 種類區(qū)分：

1、 黑白

2、 彩色

CCD Camera 尺寸種類區(qū)分：

1. 1" CCD

2. 2/3 " CCD

3. 1/2 " CCD

4. 1/3 " CCD

5. 1/4 " CCD

CCD Camera 按靈敏度種類區(qū)分：

1、 高靈敏度

2、 低靈敏度

CCD Camera按制冷種類區(qū)分：

1、 冷卻式（Cool CCD Camera）

2、 非冷卻式（普通型）

一般CCD Camera的重要特性：

1、 靈敏度

2、 穩(wěn)定度

3、 線性

4、 分辨率

5、 暗電流，噪聲

6、 量子效率

7、 工作環(huán)境

8、 攝象機(jī)與鏡頭的接環(huán)（C Mount or F Mount）

ccd光源有哪幾種

ccd光源有：用500萬的相機(jī)，拍長邊為3.75mm的視場，光源顏色選藍(lán)色為佳。

特點(diǎn)：高密度排列LED，亮度大幅提高；獨(dú)特的散熱結(jié)構(gòu)，延長壽命，提高穩(wěn)定性；高級鍍膜分光鏡，減少光損失；成像清晰，亮度均勻。

應(yīng)用：此系列光源最適宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測；芯片和硅晶片的破損檢測，Mark點(diǎn)定位；包裝條碼識別。

傳真機(jī)應(yīng)用：

依其亮度的強(qiáng)弱在每個電容單位上形成強(qiáng)弱不等的電荷。傳真機(jī)或掃瞄儀用的線性CCD每次捕捉一細(xì)長條的光影，而數(shù)碼相機(jī)或攝影機(jī)所用的平面式CCD則一次捕捉一整張影像，或從中擷取一塊方形的區(qū)域。

一旦完成曝光的動作，控制電路會使電容單元上的電荷傳到相鄰的下一個單元，到達(dá)邊緣最后一個單元時，電荷訊號傳入放大器，轉(zhuǎn)變成電位。如此周著復(fù)始，直到整個影像都轉(zhuǎn)成電位，取樣并數(shù)位化之后存入內(nèi)存。儲存的影像可以傳送到打印機(jī)、儲存設(shè)備或顯示器。