视觉检测

8.2

视觉传感器
一、CCD光敏元件工作原理 CCD基本结构图
8.2

视觉传感器
CCD电荷转移原理
二、电荷转移原理 CCD转移电压
8.2


视觉传感器

三、CCD的输入－输出结构 1.电荷注入 2.电荷输出 四、CCD的特性参数 1.转移效率和转移损失率 2.工作频率 8.2.2 CCD器件 视觉检测系统采用的摄像机分为电子管式摄像机和 固体器件摄像机CCD两种。CCD是利用内光电效应由单个 光敏元件构成的集成化光电传感器。它集电荷存贮、移 位和输出为一体。应用于成像技术、数据存贮和信号处 理电路等。
8.2

视觉传感器
一、CCD线阵摄像器件工作原理。 线阵列固体摄像器件基本结构简图如图所示。 线型CCD 摄像器件有两种基本形式：一是 单沟道线型 ICCD，另一是双沟道线阵ICCD。
8.2


视觉传感器
二、面阵ICCD
场传输面阵CCD和行传输面型CCD结构原理如图。
8.2

视觉传感器



三、ICCD的基本特性参数 1.转换特性 2. 动态范围 3.分辨率 8.2.3 光电位置传感器(PSD) 光电位置传感器（PSD）是一种对入射到 光敏面上的光点位置敏感的光电器件，其输出 信号与光点在光敏面上的位置有关。它利用半 导体的横向光电效应来测量入射点的位置。目 前在光学定位、跟踪、位移、角度测量和虚拟 现实设备中获得了广泛的应用。 PSD分为一维和二维两种类型。
8.1 视觉检测技术概述

三、图像存储体 图像存储体可以分为外置式和内置式两种。 外置式图像存储体为独立单元，它一般单独供 电，功能较为全面，可以适用于微机系统、笔 记本电脑、微处理器和可编程控制器等，成本 也较高。内置式图像存储体一般为卡式结构称 为图像卡)，可以直接插入计算机扩展槽内， 使用方便、成本低，并可以充分利用计算机的 软硬件资源。
8.3

数码照相机

数码照相机又称数字照相机，随着电脑的 普及对电脑图像处理技术的认同，数码照相机 在视觉检测方面得到了广泛的应用。 8.3.1 数码照相机的特点 1.用途的多样性 2.直接数字化 3.无污染 4.即拍即显 5.图、声同时记录 6.多样呈现 7.快速远距离传送 8.应用灵活性大 9.正常消耗低
8.3

数码照相机
8.3.2 数码照相机的组成原理 一、数码照相机的组成原理 数码照相机主要由光学镜头、感光传感器 （CCD或CMOS）、模数转换器（A/D）、图像处 理器（DSP）、图像存储器（Memory）、液晶 显示器（LCD）、端口、电源和闪光灯等组成。 数码照相机是利用光电传感器(CCD或CMOS) 的图像感应功能，将物体反射的光转换为数码 信号，经压缩后储存于内建的存储器上。
8.1 视觉检测技术概述


8.1.1
视觉检测及特点



视觉检测的基本任务就是要实现物体几何尺寸的精确 检测或对物体完成精确定位。 视觉检测技术就是利用图像检测器件(如CCD摄像 器件) 采集图像，并用计算机模拟人眼的视觉功能， 从图像或图像序列中提取信息，对客观世界的三维景 物和物体进行形态和运动识别。 视觉检测的目的之一就是要寻找人类视觉规律， 而开发出从图像输入到自然景物分析的图像理解系统 视觉检测具有非接触、动态响应快、量程大、可 直接与计算机联接等优点，视觉检测所能检测的对象 十分广泛，可以说对对象是不加选感器。它的作用相当 于人眼的视网膜。摄像器件的主要作用是将镜 头所成的像转变为数字或模拟电信号输出。它 是视觉检测的核心部件。 8.2.1 CCD的基本工作原理 CCD有两种基本类型：一是电荷包存储在半 导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输，这 类器件称为表面沟道 CCD(SCCD)；二是电荷包 存储在离半导体表面一定深度的体内，并在半 导体内沿一定方向传输，这类器件称为体沟道 或埋沟道器件(BCCD)。



4.根据多幅二维投影图像恢复出更大空间区 域的投影图像。 计算机视觉要达到的最终目的是实现利用 计算机对于三维景物世界的理解，即实现人的 视觉系统的某些功能。 计算机视觉研究的本质问题就是利用二维 投影图像来重够三维物体的可视部分。 三、实现计算机视觉的途径 1.仿生学方法 2.工程方法
8.2
8.1 视觉检测技术概述




二、镜头 1.镜头的作用 （1）成像功能（2）聚焦功能 （3）变焦功能 2.镜头的技术指标 (1)焦距 (2)光圈 (3)安装方式 3.镜头的种类 按照焦距大小可以分为广角镜头、标准镜头、长焦 距镜头；按变焦方式可以分为固定焦距镜头、手动变焦 距镜头、电动变焦距镜头；按光圈方式可以分为固定光 圈镜头、手动变光圈镜头、自动变光圈镜头；按安装方 式可以分为普通安装镜头、隐蔽安装镜头。
8.2

视觉传感器
一、一维PSD的工作原理 图是PSD的断面结构示意图。

二、二维PSD的工作原理 二维PSD输出信号和光点位置之间关系如图所示。
8.2

视觉传感器
PSD具有以下几个特点： 1.响应速度高； 2.位置分辨率高； 3.位置输出与光点强度及尺寸无关，只与 其入射光点的位置有关； 4.可同时检测入射光点的强度和位置，将 输出信号进行运算处理后可得到位置输出信号， 而 将所有信号电极的输出相加后得到与入射 光强成正比的输出。

一、光源 1.光源的选择 用于视觉检测的光源应满足以下几点要求： （1）照度要适中 （2）亮度要均匀 （3）亮度要稳定 （4）不应产生阴影 （5）照度可调 2.光源的照明方式 光源的照明一般有以下几种方式，图如书308页所 示。 漫反射照明方式、透射照明方式、结构光照明方式 和定向照明方式
8.1 视觉检测技术概述


8.1.2 视觉检测系统的组成 视觉检测系统的构成如图所示。 狭义的视觉传感器可以只包括摄像器件，广义的 视觉传感器除了镜头和摄像器件外，还可以包括 光源、图像存储体和微处理器件与图像存储体以 及微处理器等部分集成在一起的数字器件。
8.1 视觉检测技术概述


8.1 视觉检测技术概述


8.1.3 计算机视觉 一、计算机视觉 二、计算机视觉要达到的目的 1.根据一幅或多幅二维投影图像计算出观 察点到目标物体的距离。 2.根据一幅或多幅二维投影图像计算出目 标物体的运动参数。 3.根据一幅或多幅二维投影图像计算出目 标物体的表面物理性质。
8.1 视觉检测技术概述