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CCD傳感器及其應用研究

作者: 時(shí)間:2011-03-24 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
呈現某種亮度的地方反而呈現出亮度,這種情況稱(chēng)為彌散現象。

⑥.殘像:對某像素掃描并讀出其信號電荷之后,下一次掃描后讀出信號仍受上次遺留信號電荷影響的現象叫殘像。

⑦.等效噪聲曝光量:產(chǎn)生與暗輸出(電壓)等值時(shí)的曝光量稱(chēng)為的等效噪聲曝光量。

四、固態(tài)圖像的應用

1、自動(dòng)測量

圖6是用線(xiàn)型固態(tài)圖像測量物體尺寸的基本原理圖。

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圖6 用線(xiàn)型固態(tài)圖像傳感器測量物體尺寸的基本原理

利用幾何光學(xué)知識可以很容易推導出被測對象長(cháng)度L與系統諸參數之間的關(guān)系為:

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因為固態(tài)圖像傳感器所感知的光像之光強,是被測對象與背景光強之差。因此,就具體測量技術(shù)而言,測量精度與兩者比較基準值的選定有關(guān),并取決于傳感器像素數與透鏡視場(chǎng)的比值。為提高測量精度應當選用像素多的傳感器并且應當盡量縮短視場(chǎng)。

圖7是尺寸測量的一個(gè)實(shí)例,所測對象為熱軋板寬度。因為兩只CCD線(xiàn)型傳感器各只測量板端的一部分,這就相當于縮短了視場(chǎng)。當要求更高的測量精度時(shí),可同時(shí)并用多個(gè)傳感器取其平均值,也可以根據所測板寬的變化。將d做成可調的形式。

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圖7 熱軋板寬自動(dòng)測量原理

圖7中所示CCD傳感器是用來(lái)攝取激光器在板上的反射光像的,其輸出信號用來(lái)補償由于板厚度變化而造成的測量誤差。整個(gè)系統由微處理機控制,這樣可做到在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測熱軋板寬度。對于2m寬的熱軋板,最終測量精度可達10.025%。工件傷痕及表面污垢測試檢測原理基本上同于尺寸測量方法。

2、圖像識別

(1)傳真技術(shù)

用線(xiàn)型固態(tài)圖像傳感器作傳真裝置的輸入環(huán)節,與通常用的機械掃描或電管式的相比,有許多優(yōu)點(diǎn),如機械轉動(dòng)部分少、可靠性好、速度快、而且體積小、重量輕。

圖8是傳真裝置的輸入環(huán)節示意圖,光源是熒光燈,為使入射光量可調,可設置活動(dòng)覆蓋窗。

(2)光學(xué)文字識別裝置

固態(tài)圖像傳感器還可用作光學(xué)文字識別裝置的“讀取頭”。光學(xué)文字識別裝置(OCR)的光源可用鹵素燈。光源與透鏡間設置紅外濾光片以消除紅外光影響。每次掃描時(shí)間為300Ns,因此,可作到高速文字識別。圖9是OCR的原理圖。經(jīng)A/D變換后的二進(jìn)制信號通過(guò)特別濾光片后,文字更加清晰。下一步驟是把文字逐個(gè)斷切出來(lái)。以上處理稱(chēng)為“前處理”。前處理后,以固定方式對各個(gè)文字進(jìn)行特征抽取。

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圖9 OCR原理圖

最后,將抽取所得特征與預先置入的諸文字特征相比較以判斷與識別輸入的文字。

3、在線(xiàn)檢查、識別與控制

CCD光電傳感器的光電檢測能力與微處理器〔NP)的信號處理能力結合起來(lái)便能大大擴展CCD的應用前景,例如用來(lái)對在線(xiàn)零件的圖形檢查與識別,從而提高了生產(chǎn)自動(dòng)化的水平和產(chǎn)品質(zhì)量。圖10是一個(gè)線(xiàn)型CCD光電傳感器對機械零件進(jìn)行圖形識別的例子。

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圖10 圖形檢查的工作原理

被測物是一個(gè)軸類(lèi)零件,它在傳輸線(xiàn)上作等速運動(dòng)。在光源的照射下,它的陰影依次掃過(guò)光電陣列,從而使傳感器輸出與陰影相對應的信號。將CCD輸出的信號與傳輸線(xiàn)的運動(dòng)速度信息同時(shí)輸入微型計算機(NC),根據輸入信號進(jìn)行處理和編譯,然后再與”C中內存的標準圖形信息進(jìn)行比較,便可以計算出偏差信息,并由NC依據偏差大小作出判斷后,發(fā)出指令對零件進(jìn)行接收或剔除。CCD光電傳感器和NC的配合目前已用來(lái)識別大規模集成電路(LSI)電路的焊點(diǎn)圖案,不僅提高了自動(dòng)化程度Izll,也使LSI電路的成品率大大提高。

五、結語(yǔ)

本文分析了固態(tài)圖像傳感器的工作原理、結構、特性以及在工業(yè)檢測中的原理,從而說(shuō)明了固態(tài)圖像傳感器當前在工業(yè)中的應用現狀,由于固態(tài)圖像傳感器是一種高精度的檢測傳感器,其應用已滲透到工業(yè)生產(chǎn)的各部門(mén),尤其在精細加工、機器人技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中有著(zhù)廣泛的應用,為我國國民經(jīng)濟發(fā)展起了重大作用。相信隨著(zhù)固態(tài)圖像傳感器制作技術(shù)的提高及圖像處理軟件的進(jìn)一步發(fā)展,固態(tài)圖像傳感器的應用前景將更為廣闊。

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