CCD传感器在工业测控中的应用现状及展望_余震
国外CCD检测技术在工业中的应用与发展
国外CCD检测技术在工业中的应用与发展刘征，彭小奇，丁剑，唐英时刻:2010年02月26日字体: 大中小0引言电荷耦合器件(Charge Couple Device，CCD)是一种以电荷为信号载体的微型图像传感器，具有光电转换和信号电荷储备、转移及读出的功能，其输出信号通常是符合电视标准的视频信号，可储备于适当的介质或输入运算机，便于进行图像储备、增强、识不等处理［1］。
自CCD于1970年在贝尔实验室产生以来，CCD技术随着半导体微电子技术的进展而迅速进展，CCD传感器的像素集成度、辨论率、几何精度和灵敏度大大提升，工作频率范畴明显增加，可高速成像以满足对高速运动物体的拍照［2］，并以其光谱响应宽、动态范畴大、灵敏度和几何精度高、噪声低、体积小、重量轻、低电压、低功耗、抗冲击、耐震动、抗电磁干扰能力强、牢固耐用、寿命长、图像畸变小、无残像、能够长时刻工作于恶劣环境、便于进行数字化处理和与运算机连接等优点，在图像采集、非接触测量和实时监控方面得到了广泛应用，成为现代光电子学和测试技术中最活跃、最富有成果的研究领域之一［1，3］。
2CCD的应用状况CCD检测技术作为一种能有效实现动态跟踪的非接触检测技术，被广泛应用于尺寸、位移、表面形状检测和温度检测等领域。
2.1尺寸测量由CCD传感器、光学成像系统、数据采集和处理系统构成的尺寸测量装置，具有测量精度高、速度快、应用方便灵活等特点，是现有机械式、光学式、电磁式测量仪器所无法比拟的。
在尺寸测量中，通常采纳合适的照明系统使被测物体通过物镜成像在CCD靶面上，通过对CCD输出的信号进行适当处理，提取测量对象的几何信息，结合光学系统的变换特性，可运算出被测尺寸［2］。
2.1.1零件尺寸的精确测量1997年，J.B.Liao［6］等将CCD摄像系统应用在三维坐标测量机(Co ordinate Meas uring Machine，CMM)上，实现了三维坐标的自动测量。
2024年CCD模块市场分析报告
2024年CCD模块市场分析报告CCD模块是一种图像传感器模块，被广泛用于数码相机、智能手机、工业检测等领域中。
CCD模块通过将光转化为电子信号，实现图像采集和传输。
本文将从市场规模、市场趋势和市场竞争三个方面对CCD模块市场进行分析。
首先，市场规模。
随着数码相机、智能手机等消费电子产品的普及，CCD模块市场规模逐年增长。
根据市场研究机构的数据，预计到2025年，全球CCD模块市场规模将达到XX亿美元。
其中，亚太地区是CCD模块市场最大的地区，其市场规模占据全球市场的XX%。
此外，随着工业自动化的推进和智能设备的快速发展，CCD模块在工业检测领域的应用也在逐渐扩大。
其次，市场趋势。
目前，CCD模块市场正处于技术升级和产品升级的阶段。
随着图像传感器技术的不断进步，CCD模块的像素数、感光面积和动态范围等指标得到了提高。
同时，随着人们对图像质量和分辨率要求的提高，高清CCD模块逐渐取代了普通CCD模块，成为市场主流产品。
此外，随着人工智能技术的应用，CCD模块也在逐渐向智能化方向发展，可以实现图像识别、目标跟踪等功能。
最后，市场竞争。
CCD模块市场竞争激烈，主要厂商包括索尼、三星、松下等。
这些厂商通过不断研发新产品、提高产品质量和性能来争夺市场份额。
此外，一些新兴的CCD模块厂商也在逐渐崛起，通过价格优势和技术创新来与传统厂商竞争。
目前，高清CCD模块和智能CCD模块是市场上的主要产品，竞争最为激烈。
在市场推广方面，厂商通过与数码相机、智能手机等设备厂商合作，提供定制化的解决方案，来拓展市场份额。
综上所述，CCD模块市场规模庞大，市场趋势向高清和智能化方向发展，市场竞争激烈。
随着技术进步和市场需求的不断变化，CCD模块市场将继续保持快速增长，并不断呈现新的发展机遇。
CCD图像传感器的现状及未来发展
描 器及 传真 机上 ，而 面型 主要应 用 于数码 相 机 、监视 摄 影 机等摄 像产 品 。
１ ＣＣＤ 的 结构 及 工 作原 理
Ｃ Ｄ的工 作 原 理 可 以 比 喻 为 “ 桶 ” “ 雨 ” Ｃ 小 和 光 。
Ｃ Ｄ的结 构 就 像 是 传 送 带 上 的并 排 小 桶 ，光 线 像 雨 Ｃ 滴 般离 散 地 射 入 这 些 小 桶 ，每 一 个 小 桶 代 表 一 个 像
及 性 能技 术 方 面 ， 介 绍 了 Ｃ Ｄ 图 像 传 感 器 技 术 的 发 展 及 现 状 ， 为 提 高 Ｃ Ｄ 性 能 出 现 一 些 独 特 概 念 、 结 构 与 Ｃ Ｃ
技 术。
关键词
Ｃ Ｄ； 图像 传 感 器 ； 图像 尺 寸 ；暗 电 流 Ｃ Ｔ２２ Ｐ １ 文献标识码 Ａ 文章 编 号 １０ ７ ２ （０ ０ ０ ０ ２— ４ ０ ７— ８０ ２ １ ）６— ８ ０
元 … 。这里 ，小桶 是指 用 于对光 电流 积分 的光 电二极
也 随之减 小 ，尤 其 是像 元 尺 寸减 小 到 ２ｔ 以下 ，有 ｍ ｘ
很大 的灵 敏度损 失 。许 多 图像传 感器 公 司在缩 小像 元
尺寸 的 同时 ，针 对上 述 问题 提 出 了技 术改 进 。 比如通
管Ｐ Ｎ结反 偏结 电容 ；传 送 带 代 表 Ｃ Ｄ 的读 出 电路 。 Ｃ
一
以硅作 为载 体 ，其 感 光原理 是基 于硅 对光 线 的吸 收 以
及 对光 电子 的 收集 。根据 像元 排 列形 状 的不 同 ，Ｃ Ｄ Ｃ 可分 为线型 和面 型两 种 ，其 中线型 主要应 用 于影 像 扫
只 Ｃ Ｄ；１ ７ Ｃ ９ ３年 ，仙 童 公 司 制 造 出第 一 只 商 用
CCD传感器在工业测控中的应用现状及展望
CCD 传感器在工业测控中的应用现状及展望
The Current Stat us of Resea rch a nd Development of CCD Image Sensor Used i n I ndustrial Meas urement a nd Control System
由于 CCD 图象传感器有其一系
νυ
列优点 , 使其在工业测控领域中有 着广泛的应用前景 ,涉及到航天 、航 空 、机械 、钢铁 、电子 、机器人视觉 、 纺织 、印刷等领域 。本文主要就 CCD 传感器在工业测控领域的应用现状 及发展趋势进行分析与展望 。
2. CCD 传感器的检测原理
CCD 是由按照一定规律排列的 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 电 容阵列组成的 。其中金属为 MOS 结 构上的电极 ,称为“栅极”(此栅极材 料不是用金属 , 而是用能够透过一 定波长范围光的多晶硅薄膜) 。半导 体作为底电极 ,俗称“衬底”。两电极 之间夹一层绝缘体 SiO2 构成电容 。
机器人视觉涉及三个方面的问 题 ,即视觉敏感器 、照明 、视觉信息 处理的硬件和软件 。目前用于激光 扫描三角测量的视觉敏感器主要有 二维面型 PSD 、线型 PSD 和 CCD 。但 PSD 是模拟器件 ,可以接收经过调制 的信号以克服环境光的干扰 , 其信 号处理相对容易且比较快 、分辨率 较高且价格较低 , 但是这种器件无 法对曝光量进行控制并且是集中效 应器件 。当工件表面较差时 (表面反 射率变化较大) , 其精度会降低 。而 高性能的 CCD 器件在这方面显示出 更好的适应性能 , 同其他类型的传 感器相比 ,CCD 传感器具有很多优 点:
息; (2) 检测空间范围大 ,误差容限
2023年CCD模块行业市场前景分析
2023年CCD模块行业市场前景分析CCD模块行业市场前景分析随着科技的进步和智能手机等电子设备的普及，CCD模块已成为数码相机、智能手机、工业检测、安防监控等多个领域不可或缺的重要元件。
未来几年，CCD模块行业市场将呈现出什么样的发展态势呢？下面就从CCD模块行业市场的发展趋势、市场需求、市场竞争格局和市场前景等方面进行分析。
一、行业市场发展趋势1. 开发高端CCD模块。
传统CCD模块市场的主流产品为200万像素到800万像素区间的产品，未来将向更高端市场发展。
高端CCD模块的应用领域将涵盖更多的工业检测、安防监控、机器人、人脸识别等领域。
2. 发展高清晰CCD模块。
高清晰CCD模块是未来CCD模块行业的发展方向之一。
随着4K技术、8K技术和VR/AR等技术的快速发展，将需要更高清晰的CCD模块。
3. 投入更多研发资金。
CCD模块行业将加大研发投入，开发更多新型、新款的CCD模块，这将进一步推动CCD模块技术和市场的发展。
4. 开发低功耗CCD模块。
低功耗CCD模块是未来CCD模块行业可持续发展的重要方向之一。
未来的CCD模块将会在功耗方面进行技术革新，从而大大降低使用能耗和成本。
5. 与其他技术相结合。
CCD模块可以与其他技术进行结合，如蓝牙、WIFI、GPS等，这将使CCD模块应用更加广泛。
二、市场需求1. 智能手机市场的需求。
智能手机市场需求是CCD模块行业的重要推动力。
CCD模块主要用于智能手机拍照和录像等领域。
2. 工业检测市场的需求。
工业检测市场需求是CCD模块行业的重要领域之一。
CCD 模块能够在机器人、无人机、工业生产等领域得到广泛应用，满足对于精度和效率的要求。
3. 安防监控市场的需求。
安防监控市场需求是CCD模块行业的重要领域之一。
CCD 模块可通过安装在监控摄像头中，实现对人脸、车牌的识别等功能。
三、市场竞争格局CCD模块行业市场竞争格局主要集中在一些大型跨国公司和国内知名品牌。
线阵CCD在工业检测中的应用
置。
参考文献
【 ｌ 】王 以 铭 ．电 荷 耦 合 器 件 原 理 与 应 用 ［ Ｍ ］ ．
２线 阵Ｇ Ｇ Ｄ 在工业上的应用现状
２ ． １用于轨 道振 动的非接 触式测量 振 动 测量 与实 验一 直是 工程技 术 中的难 题 ，对于航空航天 ，动力机械 ，交通运输 ，能 源工业 ，土木建筑等尤为重要 ，振动 直接 影响 机 器的运行的稳定性 ，安全性和人体感觉 的舒 适性，直接影响生产 的有效性和精确 性。在 交 通运输 中，铁轨对于火 车来说 相当重要，尤其 现在随着经济发展 ，火车 的提速对铁轨 的要且 相 当高，铁 轨受 到 列车 的激励 会产 生 手破振 动 ，当振动级过大时时铁轨产生裂纹 ，断裂 ， 接触面磨损，紧 固件松动 ，从而提 前报废 ，严 重 时会产生车毁人亡的事故 ，因此在对铁轨振 动 测量 中采 用线 阵 Ｃ Ｃ Ｄ，运用 光学 技术 ，电 子学技 术 ，Ｃ ＣＤ传 感技 术 并同计 算机 数据 处
其应用 已经渗透 到工业 各部 门，并在 国名经济 生 产中有广泛 的应用 ，随着 Ｃ Ｃ Ｄ传 感器制 作 技 术 的提 高，图像 处理 软件 的进一 步发 展， ＣＣ Ｄ传感 器与集 成 电路 的应用 前景 进一步 集 成 ，Ｃ ＣＤ传感 器 的应用 前景将 更加 广阔 ，其 在 工业 测控 系统 中也会 越来 越 占有重 要 的位
在军事工 业领域 ，利用 线阵 Ｃ Ｃ Ｄ 系统利 用 交汇 测试原理 来测量于动物体的位置尺寸。 它 利用 Ｔ ＤＩ — Ｃ Ｃ Ｄ 来进行 测试 ，对 于高速运 动 的物体 的检测 受到很好 的效果，已经在军事及
工 业 部 门 有 着 广 泛 的 应 用 。 另 外 ， 在 公 路 路 面
２ ． ３ 用 于 异 性 纤 维 的检 测
光电检测技术在工业中的应用现状与发展趋势.
光电检测技术课程论文学生姓名：班级：学号：指导老师：光电检测技术在工业中的应用现状与发展趋势【摘要】:本文明确了光电式传感器的工作机理,简要论述了光电检测技术在工业自动化技术中的地位和作用,列举了其在现代工业生产中的应用实例,介绍了光电检测系统的发展趋势及近年来研究热点，分析光电产业现状并展望了其应用景。
【关键词】:光电检测光电传感器工业应用0 引言光电传感器由于反应速度快．能实现非接触测量．而且精度高、分辨力高、可靠性好．加之半导体光敏器件具有体积小、重量轻、功耗低、便于集成等优点，因而广泛应用于军事、宇航、通信、检测与工业自动化控制等多种领域中。
当前，世界上光电传感领域的发展可分为两大方向：原理性研究与应用开发。
随着光电技术的日趋成熟，对光电传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。
从上述分析可知，现代信息技术的主体是光子技术与微电子技术．而光子技术与微电子技术结合，它们相互交叉、相互渗透与补充，就形成了光电信息技术，光电信息技术的主要内容是电一光信息转换和光一电信息的转换及其应用．是现代信息技术的基础和核心。
1 光电产业发展现状1.1 光电产业概况光电产业被认为是2l世纪全球经济发展的。
战略性行业”之一，是一个比较庞大的产业，它涉及到了社会的方方面面。
按综合传统习惯和近年来细分产业发展趋势，产业可以具体分为以下几方面：1)液晶产业液晶产业的市场规模日益增长，TFT2LCD下游应用设备中液晶显示屏，笔记本电脑、液晶电视、手机需求都呈现出强劲的增长势头。
2)发光二极管显示屏产业LED显示屏行业是一个新兴的阳光产业。
作为重要的现代信息发布媒体之一，它在证券交易、金融，交通、体育、舞台、广告等领域得到广泛应用。
3)光电器件及照明产业LED照明器件可能是继煤油灯，电灯之后照明的第三次革命。
LED原材料、外延、芯片、封装、应用及相关配套件，设备仪器仪表等已形成完整的产业链。
但是目前，白光LED要真正进入家庭照明及商业场所照明还要一段时间，还要克服技术性能和成本两大障碍。
2024年CCD光谱仪市场环境分析
2024年CCD光谱仪市场环境分析1. 引言CCD光谱仪是一种用于测量物质光谱特性的仪器。
近年来，CCD光谱仪在科学研究、工业化生产以及医学诊断等领域得到了广泛应用。
本文将对CCD光谱仪市场环境进行分析，包括市场规模、竞争格局、发展趋势等。
2. 市场规模分析CCD光谱仪市场在过去几年中呈现出稳步增长的态势。
根据市场研究机构的统计数据，2019年全球CCD光谱仪市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将达到XX亿美元。
市场规模的增长主要受以下因素驱动：•科研领域的需求增加：科学研究对CCD光谱仪的需求不断增加，特别是在光谱分析、材料表征和天文学等领域。
•工业应用的拓展：工业化生产中对质量控制和检测的需求推动了CCD 光谱仪在工业应用中的应用。
•医疗市场的需求增长：在医学诊断和治疗领域，CCD光谱仪被广泛应用于光谱扫描、荧光成像等方面。
3. 竞争格局分析CCD光谱仪市场竞争激烈，主要厂商包括A公司、B公司和C公司等。
这些厂商通过不断推出新产品、提高性能以及降低成本来提升市场竞争力。
关键竞争因素包括：•产品性能：CCD光谱仪的分辨率、灵敏度、动态范围等性能指标对用户影响较大。
•价格：价格是用户选择CCD光谱仪的重要考虑因素。
•售后服务：良好的售后服务可以提高用户的满意度和忠诚度。
4. 市场发展趋势分析CCD光谱仪市场面临着一些新的发展趋势，这些趋势将对市场格局和竞争态势产生重要影响。
•进一步提升性能：随着科学研究和工业应用的需求不断提高，CCD光谱仪的分辨率、灵敏度以及测量速度等性能指标将进一步提升。
•小型化和便携化：近年来，CCD光谱仪在移动设备和便携设备上的应用越来越广泛。
未来，随着技术的进一步发展，市场上将会出现更小型、更便携的CCD光谱仪产品。
•自动化和智能化：随着人工智能和自动化技术的发展，CCD光谱仪将越来越智能化，可以实现更高效的数据采集和分析。
5. 总结CCD光谱仪市场在科研、工业和医疗等领域有着广泛的应用前景。
《2024年CCD细分技术及其应用研究》范文
《CCD细分技术及其应用研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，电荷耦合器件（CCD）技术作为光学领域中的一种重要技术，已经广泛应用于图像处理、光电子学、生物医学、天文学等多个领域。
CCD细分技术作为CCD技术的一个重要分支，在提高图像分辨率、精度和稳定性等方面具有显著的优势。
本文将详细介绍CCD细分技术的原理、方法及其在各个领域的应用研究。
二、CCD细分技术原理及方法1. CCD基本原理CCD，即电荷耦合器件，是一种能够将光信号转换为电信号的半导体器件。
其基本原理是利用光敏元件将光线转换为电荷，并通过电容的耦合效应将电荷传输至特定的位置进行检测和处理。
2. CCD细分技术原理CCD细分技术是指在CCD器件的基础上，通过改进制造工艺和优化图像处理算法，实现对图像的更精细的分割和检测。
其基本原理包括：利用高精度的制造工艺将CCD器件的像素尺寸减小，从而提高图像的分辨率；通过改进图像处理算法，对图像进行去噪、增强等处理，进一步提高图像的信噪比和对比度。
三、CCD细分技术的应用研究1. 光学成像领域CCD细分技术在光学成像领域具有广泛的应用。
例如，在显微镜、望远镜等光学设备的成像系统中，采用CCD细分技术可以提高图像的分辨率和清晰度，从而更好地满足科研和观测需求。
此外，在医学影像、工业检测等领域，CCD细分技术也发挥着重要的作用。
2. 光电子学领域在光电子学领域，CCD细分技术被广泛应用于光谱分析、光电测量等领域。
例如，在光谱分析中，通过采用CCD细分技术可以实现对光谱的更精细的测量和分析，从而提高光谱分析的准确性和可靠性。
3. 生物医学领域在生物医学领域，CCD细分技术被广泛应用于细胞成像、基因检测等领域。
例如，在细胞成像中，采用CCD细分技术可以提高细胞图像的分辨率和清晰度，从而更好地观察和研究细胞的形态和结构。
此外，在基因检测中，CCD细分技术也可以用于实现对基因序列的更精细的检测和分析。
四、CCD细分技术的挑战与展望尽管CCD细分技术在多个领域都取得了重要的应用成果，但仍面临着一些挑战和问题。
《2024年CCD细分技术及其应用研究》范文
《CCD细分技术及其应用研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，电荷耦合器件（CCD）技术已成为现代光学、电子学和图像处理领域的重要技术之一。
CCD细分技术作为CCD技术的重要组成部分，其发展与应用对于提高图像的分辨率、精度和稳定性具有重要意义。
本文将详细介绍CCD细分技术的原理、方法及其在各个领域的应用研究。
二、CCD细分技术原理及方法CCD细分技术是通过将CCD器件的像素进行细分，以提高图像的分辨率和精度。
其主要原理是利用光电效应将光信号转换为电信号，通过电路和算法处理，实现像素的细分。
具体方法包括光学细分、电子细分和软件细分等。
1.光学细分：通过光学系统对图像进行放大、聚焦等处理，使像素在光学层面上得到细分。
这种方法可以提高图像的分辨率，但受限于光学系统的性能。
2.电子细分：利用CCD器件内部的电路对像素进行电子处理，实现像素的电子细分。
这种方法可以提高图像的精度和信噪比。
3.软件细分：通过图像处理算法对图像进行数字处理，实现像素的软件细分。
这种方法可以在不改变硬件设备的情况下提高图像的分辨率和精度。
三、CCD细分技术的应用研究CCD细分技术广泛应用于工业检测、医疗影像、科研实验等领域。
下面将分别介绍其在这些领域的应用研究。
1.工业检测：CCD细分技术可用于精密测量、尺寸检测、表面缺陷检测等。
例如，在半导体制造过程中，利用CCD细分技术可以实现对微米级尺寸的精确测量，提高产品质量和生产效率。
2.医疗影像：CCD细分技术可用于医学影像的采集和处理。
通过将CCD器件的像素进行细分，可以提高医学影像的分辨率和精度，有助于医生进行准确的诊断和治疗。
3.科研实验：CCD细分技术可用于科研实验中的光谱分析、光学干涉、光学测量等。
例如，在天文观测中，利用CCD细分技术可以提高观测数据的精度和稳定性，有助于科学家进行深入的研究和分析。
四、CCD细分技术的未来发展随着科技的不断发展，CCD细分技术将不断进步和完善。
211081286_CCD影像检测预警系统在卷烟工业企业中运用分析
DCW127数字通信世界2023.03近年来，随着卷烟工业生产“上技术、上水平、创一流”的战略目标的提出，卷烟工业企业建立了更为严格的质量管理控制体系，而卷烟的外观质量控制就是其中的关键一环。
当前，卷烟工业企业在进行产品外观检测的过程中，逐渐利用CCD 影像检测预警系统代替了传统的视频监控系统，实现了生产质量控制技术的再造升级，推动了卷烟工业企业生产线朝着智能化、自动化的方向发展。
1 CCD影像检测概述1.1 CCD简介及工作过程CCD 本身是指一种电荷耦合的器件，目前CCD 被广泛地用于数字摄影、天文成像以及光学遥感探测等领域。
作为一种非接触式的图像传感器件，近年来CCD 越来越多地被应用于工业生产监测当中[1]。
CCD的工作过程可以简单地概括为光电转换、电荷存储、电荷转移以及电荷检测四个部分。
借助于CCD 图像传感器可以将光信号转变为电信号，然后生成可被识别和检测的像素图形，为后续视觉检测工作的开展提供重要载体。
1.2 CCD影像检测工作原理相比于传统的视频监控，CCD 影像检测最大的特点就是用机器代替人眼来进行产品外观的测量和判断。
CCD 影像检测的工作原理就是通过CCD 图像摄取设备对检测对象进行画面捕捉，然后将其转换为图像信号，并将生成的图像信号发送到专用的图像处理系统当中[2]。
图像处理系统会根据图像信号中的像素分布、亮度以及色彩等信息，再将其转化为数字信号，图像处理系统对这些数字信号加以识别和判断，张修世1，姚 栋1，赵 路1，刘 坤1，赵 佳2（1.安徽中烟工业有限责任公司阜阳卷烟厂，安徽 阜阳 236020；2.长沙艾特科技开发有限公司，湖南 长沙 410000）摘要：文章主要从技术层面针对CCD影像检测预警系统进行分析，明确了CCD影像检测的工作过程及工作原理，指出了影响检测的因素，并基于此项系统应用建立相应的预警系统架构，进而对其在卷烟工业企业中的运用加以阐述，以期实现企业发展水平的快速提升，创造更多经济与社会效益。
CCD图像传感器的基本应用与感知功能应用探析
图3 CCD传感器相关产品
3 CCD与RFID在认知事物方面的比较
很显然CDD图像传感器还有一个很重要的作用，即认识感 38 2010 年第 4 期
光线照射导致的电信号
变化转换成数字信号，
使得其高效存储、编
辑、传输都成为可能。
1.2 CCD图像传感器
的工作原理
CCD图像传感器由
在单晶硅基片上呈二维
排列的光电二极管及其
传送电路构成。光电二
极管把光转换成电荷,再
图1 威拉德●博伊尔
Presentation Solution
解决方案
经转换电路传送和输出。图2 所示为 CCD图像传感器工作原 理框图。器件完成曝光后光子通过像元转换为电子电荷包，电 荷包顺序转移到共同的输出端，通过输出放大器将大小不同的 电荷包( 对应不同强弱的光信号) 转换为电压信号，缓冲并输 出到芯片外的信号处理电路。
2）Vehicle Camera。在各种车辆中加装CCD摄像机可以使 驾驶人员借助车内CCD摄像机、车上的后视镜系统和驾驶员前 面的显示器。不仅可随时看到车内的情况，而且可在倒车时观 察后面的道路情况，在向前行入过程中也能随时观到后方车辆 所保持的距离，提高了行车安全。
3）Closed Circuit Television（CCTV）。CCTV是近几年被 大家广泛注重小型贴片机的电视监控系统，目前已发展成为一 种新的产业。以CCD摄像机为主要前端传感器，带动了一系列 各种配套的主机和配套设备以及传输设备的研制和生产企业。
CCD的应用现状及其发展前景
CCD的应用现状及其发展前景摘要：CCD全称为charge coupled Device，译名为电荷耦合器件，是七十年代初发展起来的一种新型的半导体器件。
CCD器件是一种固体化器件(1)体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、寿命长：(2)图像畸变小，尺寸重现性好：(3)具有较高的空间分辨力：(4)光敏元间距的几何尺寸准确度高，可获得较高的定位准确度和测量准确度。
经过几十年的不断更新与发展，到目前为止，其应用范围己非常广泛，涉及到航空航天、广播摄像、工业视觉、尺寸测量等众多领域。
关键词：CCD 技术应用发展现状发展前景引言：CCD使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。
CCD由许多感光单位组成，当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。
它就像传统相机的底片一样的感光系统，是感应光线的电路装置，你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子，铺满在光学镜头后方，当光线与图像从镜头透过、投射到CCD表面时，CCD就会产生电流，将感应到的内容转换成数码资料储存起来。
CCD像素数目越多、单一像素尺寸越大，收集到的图像就会越清晰。
因此，尽管CCD数目并不是决定图像品质的唯一重点，我们仍然可以把它当成相机等级的重要判准之一。
它可以分为线型和面型两种传感器。
线阵CCD获取的信息少，不能处理复杂的图形。
但其处理信息的速度快，后续处理电路简单，易实现实时控制，且价格低廉，因此线阵CCD主要用于产品外部尺寸的非接触检测、控制和分类、产品表面质量评定、自动化及机器人视觉中的精确定位等。
面阵CCD获取的信息量大，能处理复杂的图形，主要用于图象的记录、储存等方面，但其缺点是处理信息的速度慢，且价格高。
CCD的发展现状及展望
CCD的发展现状及展望胡 渝 荣 健 胡 渝(成都电子科技大学 成都 610054)摘要 阐述了电荷耦合器件CCD的发展历程,综述了现阶段各国的发展现状,分析展望了CCD器件在未来的发展趋势。
关键词 CCD 像元The D evelopm en t and Expecta tion of CCDH u Yu Rong J ian H u Yu(U niversity of E lectronic S cience and T echnology of Ch ina,Cheng d u610054,Ch ina)Abstract T he h igh quantum efficiency,low no ise,and linear response of current CCD(charge coup led device) are attractive characteristics w hen compared w ith traditi onal pho ton2counting speck le i m aging system s.N ow, CCD is used w idely in so m any fields and w ill becom e mo re and mo re i m po rtant in the future.Key words CCD P ixel1 引 言电荷耦合器件(CCD)是由整齐紧密排列的若干个小的光敏元(通常称为像素)组成的阵列,总约有几十万甚至上千万个。
它们的作用就相当于人的视网膜上的感光细胞,用以感受照射在它们上面的光的强弱与色彩。
CCD器件具有以下的特点:(1)具有体积小、重量轻、电压及功耗低、可靠性高、寿命长等一系列优点。
(2)具有理想的“扫描”线性,可以进行像素寻址,可以变化“扫描”速度,畸变小、尺寸重现性好,特别适合于定位、尺寸测量和成像传感等方面。
【推荐下载】CCD工业相机发展趋势简析
CCD 工业相机发展趋势简析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。
CCD 是工业相机的核心器件，因此其性能高低将直接影响工业相机的品质，并且CCD 的发展是工业相机更新换代的基础。
随着技术的更新换代，CCD 传感器向高素数、多制式发展，其像面尺寸向集成化、轻量化方向的发展。
各种CCD 传感器的像面尺寸在减少，但其像素数在增加，已由早期的512(H)乘以596(V)向795(H)乘以596(V)发展，甚至出现超过百万像素的CCD 传感器。
为提高水平方向和垂直方向的分辨能力，已从通常的隔行扫描向逐行扫描格式发展。
在初期研制的CCD 工业相机有24V、22V、17V 和5V 等，目前通用的为12V。
为配合PC 工业相机和网络图像传输的应用，逐步以12V 和5V 两种工作电压为主。
降低CCD 传感器的工作电压、减少功耗。
同时，为了降低CCD 工业相机的制造成本，实现高速自动化生产，提高CCD 工业相机的制造效率，制造厂家追求紧密性结构，致力于CCD 工业相机的小型化，即由DipOnBoard(DOB)过锡板工艺改进为ChipOnBoard(COB)板上连接IC 芯片的贴片方式。
到目前为止，已实现多层板的MultiChipModule(MCM)多芯片集成模组化制造技术。
在制造CCD 工业相机时，从以往的Analog 模拟系统逐步实现DSP 数字化处理，可以借助电子计算机和专门软件系统实现对CCD 工业相机，特别是对彩色CCD 工业相机的各种参数的量化调整，可以确保CCD 工业相机性能指标的优化一致性以及在特殊使用条件下的参数量化修改。
随着CCD 技术的发展进步，CCD 工业相机逐渐呈现出集成化、智能化、数字化的发展趋势。
CCD技术现状和发展趋势
选择虽易，坚持不 易，且行且珍惜 谢 谢
CCD成像器件的技术现 状和发展趋势
CCD成像器件
简介
技术现状
发展趋势
CCD成像器件简介
CCD（Charged Coupled Device，电 荷耦合器件）是由一系列排得很紧密 的MOS电容器组成。它的突出特点是 以电荷作为信号，实现电荷的存储和 电荷的转移。因此，CCD工作过程的 主要问题是信号电荷的产生、存储、 传输和检测。
CCD应用领域
•1、摄像领域 •2、光学信息处理 •3、生产过程自动化 •4、军事
CCD发展趋势
目前，CCD作为一种易于与计算机连接的传感器，在位移检测、运动速 度测量、热加工温度场模拟、激光加工研究、光谱分析、无损探伤等方面 都有广泛的应用前景，尤其是数字CCD传感器的开发，CCD传感器与信号采 集电路的大规模集成，新型快速图蒙处理软件的开发，使得CCD传感器在工 业检测与自动控制应用中将发挥更重要的作用。 在未来的发展趋势中，运用CCD传感器在进行船体、储汽罐等复杂几 何形状、三维几何形状的焊接跟踪实时控制中，更易于实现焊接实时控制， 而且可以实现任意形状的焊缝实时跟踪，将起到更重要的作用。随着电脑 网络系统的发展，CCD传感器作为电脑前端和图象输入系统，它将以不可阻 挡的发展势头深入到各种电脑应用的方方面面。在军事上，CCD图像传感器 (尤其是非可见光图像传感器，如X射线成像器，电子束成像器。红外线成 像器)的应用会越来越广。它主要应用于夜视(微光夜视、红外夜视)、实时 或近实时战术侦察 机载预警、导弹自动跟踪、高速飞行目标的轨迹测量等 方面。并必将对现代军事工程技术产生巨大的影响。
日本索尼公司在1979年首先实现了R、G、B分路 彩色摄像机。1980年,日立公司首先推出单片彩色CCD 摄像机。1998年日本采用拼接技术开发成功了 16384×12288像元即(4096×3072)×4像元的CCD图像 传感器。由于日本本国的新产品更新换代速度很快,所 以无论产品的产量还是质量都占据世界首位。 我国的CCD研制工作起步比较晚, 但我国自行研 制的第一代普通线阵CCD(光敏元为MOS结构)和第二代 对蓝光响应特性好的(光敏元为光电二极管阵列)CCPD 已形成系列产品;面阵CCD也基本上形成了系列化产品。 除可见光CCD外,国内目前还研制出了硅化铂肖特基势 垒红外超正析像管—视像管—氧化铅管—硅 靶管—CCD CCD是20世纪70年代初发展起来的新型半导体光 电成像器件。美国是世界上最早开展CCD研究的国家, 也是目前投入人力、物力、财力最多的国家,在此应用 研究领域一直保持领先的地位。贝尔实验室是CCD研究 的发源地,并在CCD像感器及电荷域信号处理方面的研 究保持优势。在CCD传感器和应用电视技术方面,美国 以高清晰度、特大靶面、低照度、超高动态范围、红 外波段等的CCD摄像机占有绝对优势。这些产品不仅价 格昂贵、而且又受到国家的严格管制。
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CCD传感器在工业测控中的应用现状及展望The Current Status of Research and Development o f CCD Image Sensor U sed in Industrial Measurement and Control Systemt余震Yu Zhen曾晓雁Zeng Xiaoyan=作者简介>余震,男,硕士研究生,从事CCD图象传感器检测与控制、CCD传感器图象处理、计算机控制等方面的研究工作。
工作单位:华中科技大学激光国家重点实验室。
通讯地址:430074武汉市华中科技大学南五楼南楼315室。
曾晓雁,华中科技大学激光国家重点实验室(武汉430074)。
=摘要>本文简要讨论了CCD传感器用于工业测控系统中的检测原理,并论述了CCD 传感器在工业测控中的应用现状,对CCD传感器及其在工业测控应用中的发展趋势进行了展望。
=关键词>CCD传感器工业检测=收稿时间>2001-12-171.引言CCD是电荷耦合器件(Charge Couple Device)的简称,是一种微型图象传感器,既有光电转换功能,又具有信号电荷的存储、转移和读出功能。
它能把一幅空间域分布的图象,变换为一列按时间域离散分布的电信号。
并且有灵敏度高、光谱响应宽、动态范围大、象元尺寸小、几何精度高、抗振动和潮湿及成本低的特点。
由于CCD图象传感器是以时间积分方式工作的,光积分时间可以在很宽的范围内调节,所以输出信号易于与计算机连接,进行数字化处理。
近几年来,随着MOS集成电路制造工艺的飞速发展,CCD技术也得以迅速发展。
CCD图象传感器作为一种新型光电转换器现已被广泛应用于摄像、图象采集、扫描仪和工业测控等领域。
由于CCD图象传感器有其一系列优点,使其在工业测控领域中有着广泛的应用前景,涉及到航天、航空、机械、钢铁、电子、机器人视觉、纺织、印刷等领域。
本文主要就CCD传感器在工业测控领域的应用现状及发展趋势进行分析与展望。
D传感器的检测原理CCD是由按照一定规律排列的MOS(Metal Oxide Semiconductor)电容阵列组成的。
其中金属为MOS结构上的电极,称为/栅极0(此栅极材料不是用金属,而是用能够透过一定波长范围光的多晶硅薄膜)。
半导体作为底电极,俗称/衬底0。
两电极之间夹一层绝缘体SiO2构成电容。
当MOS电容器栅压U G大于开启电压U th时,由于表面势升高,如果周围存在电子,并迅速地聚集到电极下的半导体表面处,由于电子在那里的势能较低,形成势阱。
势阱积累电子的容量取决于势阱的/深度0,而表面势的大小近似与外加栅压U G成正比。
CCD检测器的最突出的特点在于它是以电荷作为信号。
CCD检测器的基本功能是电荷的存储和电荷转移。
因此,CCD检测工作过程中的中心问题是检测时所产生的电荷的产生、存储、传输和检测。
为了实现电荷的定向转移,在CCD的MOS阵列上划分成以几个相邻MOS电容为一单元的无限循环结构。
每一单元称为一位,将每一位中对应位置上的电容栅极分别连接到各自共同电极上,每相电极连接的电容个数即为CCD的位数,通常CCD有二相、三相、四相等结构,它们所施加的时钟脉冲也分别为二相、三相、四相。
图1为三相N衬底的CCD的电荷信息转移原理图:把CCD上面一排栅极1,4,7,,;2,5,8,,;3,6,9,,分别连成三组并加适当的脉冲电压,就能使某些栅极下所存储的电荷向一定的方向转移。
图中取表面势增加的方向向下,虚线表示表面势的大小,/+0表示电荷包。
下面来分析存储电荷是如何从左到右转移的。
在第一组栅极1,4,7,,上接-V2;2,5,8,,上接-V3;3,6,9,,上接-V1。
当t=t1时钟脉冲时电压-V2=-V,-V1=-V3=0。
对于少数载流子空穴来说,在1,4,7,,等栅极下的半导体便形成一个势阱,如果在1,7两栅极下的势阱中注入空穴,当t=t2时,图1(a)的脉冲信号换成图1(b)的接法,其中u计测技术-V3比-V2更负,于是2,5,8,,栅极下便会出现更深的势阱,原储存在1,7,,势阱中的电荷将分别转移到2,8,,势阱中,而3,6,9,,栅极下的势垒起着阻止电荷向左倒流的作用,t=t3时,再把转移脉冲换成图1(c)的接法,这时只有栅极2,5,8, ,下有势阱,从势阱1,7,,转移来的电荷已存储于2,8,,势阱中。
经过上述驱动过程,存储的电荷向右移动了一个栅极位置,由此可见,按上述规律,只要用-V1,-V2,-V3三相脉冲不断地周期性驱动这三组栅极,信息电荷就会自左向右不断移动,这就是三相CCD的基本传输方式。
CCD所采集到的电荷信息不断从左向右转移,最后通过一个输出电路输出到计算机,进行分析与控制。
D传感器与其他传感器在工业尺寸检测中的特点比较在进行尺寸检测与控制中,国内外常用的传感器有电涡流间隙传感器、超声波传感器、PSD、CCD传感器等,通过使用传感器检测工件在加工过程中其尺寸的变化,然后通过计算机控制移动部件调整工件的移动速度,直到传感器检测出的被检测尺寸大小达到要求。
这几种传感器在使用过程中各有各的特点,表1是这几种传感器的功能比较。
表1几种典型传感器的功能比较名称性能电涡流传感器超声波传感器PSD传感器SSPD传感器CCD传感器检测范围0~10mm<10mm与器件大小有关同PSD1mm~8mm 检测精度\0.01mm0.5mm[?0.08mm?0.01mm[?0.03mm 动态性能较差一般很高0.3L s较高很高灵敏度0.1%[ 2.6%[0.3L m同PSD1L m,与CCD像元大小有关测量结果显示方式模拟量模拟量采用二值化电路形成数字量采用二值化电路形成数字量采用二值化电路形成数字量检测方式非接触测量,检测本体作为电极的一部分非接触测量,检测本体影响测量非接触测量,与检测本体无关非接触测量,与检测本体无关非接触测量,与检测本体无关备注受环境影响较大,温度影响明显不适于实时检测对钢板要求较严,在介质中存在损耗,成本低光谱响应范围较宽,响应速度快精度高,但在间隙检测时,测得的是光感面中心位置,有很大的误差同PSD后置处理电路设计简单,可以获得精确的几何形状和空间位置信息,检测空间范围大,实时性能好,对环境要求不高表2CCD传感器在工业领域的应用现状项目领域检测参数CCD位数检测范围检测精度采样速率备注几何尺寸检测丝带宽度10240~60mm?0.05mm1000次/s系统可靠性高,抗干扰能力强IF-B型间隙检测仪40960~4mm?0.001mm略检测精度高线纹位置控制20480~10mm?0.009mm204.8kHz动态性能好,实时性高活塞环闭口间隙20480.1~1mm?0.015mm2000件/h重复性好,稳定性好,成本低位移2048<10mm?0.02mm略结构简单,数字化,实时好<由表1可知:DSP和CCD传感器检测精度高,实时性好,动态性能好,但由于DSP传感器在尺寸检测时检测到的是光斑中心的位置,所以,在检测高精度检测时一般不宜采用DSP,而选用CCD传感器。
D传感器在工业测控中的应用现状自从1983年德克萨斯仪表公司第一次报道了百万象素的固体图象传感器,全帧1024@1024虚像CCD,象素面积为18.2L m2,成象面对角线为26.5mm,是当时最大的硅器件之一。
此后,更高象素密度帧转移CCD陆续报道和应用。
CCD在工业检测中也得到广泛的应用。
据有关资料统计,1995年CCD用于工厂自动化占15万台,2000年预测占50万台。
其应用涉及在线测量、机器人视觉、焊接自动化跟踪等领域。
4.1CCD用于在线测量的视觉测控系统随着现代化加工环境的不断改善,工厂生产的产品质量日益提高,正迫切地需要生产现场拥有更有效的质量保护措施。
过去几年里,应用新型CCD传感器作为检测单元构成的非接触光电视觉检测系统,取得了显著的应用成效。
由于CCD传感器具有许多优点,其应用正在取代一些传统的传感器,成为工业测控领域的重要传感器,应用领域也十分广泛,表2是CCD传感器在工业领域在线检测的应用现状。
4.2CCD用于机器人视觉机器人视觉涉及三个方面的问题,即视觉敏感器、照明、视觉信息处理的硬件和软件。
目前用于激光扫描三角测量的视觉敏感器主要有二维面型PSD、线型PSD和CCD。
但PSD是模拟器件,可以接收经过调制的信号以克服环境光的干扰,其信号处理相对容易且比较快、分辨率较高且价格较低,但是这种器件无法对曝光量进行控制并且是集中效应器件。
当工件表面较差时(表面反射率变化较大),其精度会降低。
而高性能的CCD器件在这方面显示出更好的适应性能,同其他类型的传感器相比,CCD传感器具有很多优点:(1)获取的信息量大,精度高(最高精度可以达到L m级)。
可以获得精确的几何形状和空间位置信息;(2)检测空间范围大,误差容限大(光谱响应范围可达到380~1100nm,检测误差为L m级);u计测技术(3)具有智能化特点,可以自动检测和选定所要检测位置的起点和终点;(4)通用性好,适合于多种机器人视觉系统;(5)实时性能好。
4.3CCD用于焊接自动化焊缝跟踪在焊接自动化系统中,使焊枪同步跟踪焊缝是系统设计的中心问题,其难点是电弧位置的精确测控。
由于焊接方法、接头形式、坡口加工与装配精度等工艺条件千差万别,焊接过程中又有强弧光辐射、强电磁场、高温、飞溅物等干扰,使得焊缝位置的检测极其困难。
目前已经提出的检测方法有电弧式、接触式、电磁式、光电式等。
其中,使用电荷耦合器件(CCD)是研究得最多的且极具潜力的电弧跟踪传感方法。
CCD 光谱响应范围很宽(380~1100nm),头像点阵精度可以达到795(H)@ 596(V)(CCD摄像头),且失真小、灵敏度高,在光电检测方面具有其独特优势。
在弧焊自动跟踪过程中, CCD跟踪对象可以是辅助图象、电弧及熔池热场。
普通CCD摄像头的分辨可以达到0.05mm,动态跟踪检测精度可达0.06mm,均比采用其他方法检测精度高出一个数量级。
范国强、周精宝研究开发的埋弧螺旋焊管外焊缝自动跟踪装置利用CCD 面阵摄象机作前面的焊缝检测传感器,STD工控机作图象数字处理、识别,确定焊缝位置并控制焊头移动机构来实现对焊缝在线自动跟踪实时纠偏,该系统工作可靠、操作简单,实现的图象分辨率为256@256,实时采集速度为20mm/帧;焊枪调整灵敏度为:[?0.3mm。
该系统自1994年上线使用至今未发现故障,深受用户欢迎。
一种用CCD传感器进行检测的、焊接高度发生变化的焊缝跟踪系统中,通过选择适当的光源照射角度、CCD传感器接收角度和合适的焊缝位置数学模型,成功地对液化汽储存罐及船用集装箱进行焊接,大大提高了焊接质量和生产率。