視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備中的CCD工業(yè)相機(jī)

    視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備由CCD工業(yè)相機(jī)，工業(yè)鏡頭，光學(xué)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(jué)檢測(cè)設(shè)備就是利用CCD工業(yè)相機(jī)來(lái)代替人眼來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的。CCD工業(yè)相機(jī)在工業(yè)制造，尤其是在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用非常廣泛，在視覺(jué)檢測(cè)領(lǐng)域，視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備、自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備、光學(xué)篩選機(jī)等設(shè)備中，都離不開(kāi)CCD工業(yè)相機(jī)，是其中的關(guān)鍵組件，它的作用很大。CCD工業(yè)相機(jī)是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵組件，又俗稱(chēng)攝像機(jī)，相對(duì)傳統(tǒng)的民用相機(jī)（攝像機(jī)）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(shì)。

    電荷耦合器件（CCD）是一種以電荷為信號(hào)載體的微型圖像傳感器，具有光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)電荷存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移及讀出的功能，其輸出信號(hào)通常是符合電視標(biāo)準(zhǔn)的視頻信號(hào)，可存儲(chǔ)于適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)或輸入計(jì)算機(jī)，便于進(jìn)行圖像存儲(chǔ)、增強(qiáng)、識(shí)別等處理。自CCD于1970年在貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生以來(lái)，CCD技術(shù)隨著半導(dǎo)體微電子技術(shù)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(mǎn)足對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體的拍攝，并以其光譜響應(yīng)寬、動(dòng)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(dòng)、抗沖擊、抗電磁干擾能力強(qiáng)、堅(jiān)固耐用、壽命長(zhǎng)、圖像畸變小、無(wú)殘像、可以長(zhǎng)時(shí)間工作于惡劣環(huán)境、便于進(jìn)行數(shù)字化處理和與計(jì)算機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn)，在圖像采集、非接觸測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)控方面得到了廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代光電子學(xué)和測(cè)試技術(shù)中十分活躍、特別富有成果的研究領(lǐng)域之一。隨著我國(guó)配套基礎(chǔ)建設(shè)的完善，技術(shù)、資金的積累，各行各業(yè)已采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化。

    數(shù)碼相機(jī)的構(gòu)造與傳統(tǒng)的膠片式相機(jī)（模擬式）基本相同。所不同的是數(shù)碼相機(jī)中使用被稱(chēng)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(dāng)于模擬式相機(jī)的膠片，那么CCD是如何將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的呢？CCD是一種將圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體元件，大小約為長(zhǎng)寬各1厘米左右，由類(lèi)似棋盤(pán)的格狀排列的小像素（pixel）組成。用相機(jī)拍攝風(fēng)景時(shí)，拍攝對(duì)象發(fā)出的光通過(guò)鏡頭在CCD上成像。光到達(dá)CCD的某個(gè)像素時(shí)，將根據(jù)光的強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)的電荷，將該電荷的大小讀取為電信號(hào)，即可獲得各像素上光的強(qiáng)度（濃度值）。換言之，每個(gè)像素都是一個(gè)可以檢測(cè)光強(qiáng)度的傳感器（光電二極管）。所謂500萬(wàn)像素CCD就是一個(gè)由500萬(wàn)個(gè)光電二極管構(gòu)成的集合體。在檢測(cè)位置及檢測(cè)物體的尺寸均已確定的情況下，使用一個(gè)光電傳感器就可以檢測(cè)該位置是否存在該物體。但是，在生產(chǎn)線(xiàn)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(cè)量工件大小、尺寸時(shí)，則使用一個(gè)光電傳感器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

    CCD工業(yè)相機(jī)有多種類(lèi)型，例如面陣CCD工業(yè)相機(jī)、線(xiàn)陣CCD工業(yè)相機(jī)、三線(xiàn)傳感器CCD工業(yè)相機(jī)、全幅面CCD工業(yè)相機(jī)以及交織傳輸CCD工業(yè)相機(jī)等。

    目前，CCD工業(yè)相機(jī)常用于視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備、數(shù)字影像、自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備、智能交通、醫(yī)療、教育設(shè)施、電子制造業(yè)等領(lǐng)域。