CDD图像传感器的发展综述1.doc

CDD传感器的发展综述 摘要：CDD图像传感器以其光谱响应宽、动态范围大、灵敏度和几何精度高、噪声低、便于进行数字化处理和与计算机连接等优点，在工业测控中得到广泛应用。该文简要介绍了CCD图像传感器的检测原理和它在工业检测中的应用现状，分析了现有CCD检测技术在应用中存在的问题和局限，指出了CCD传感器在工业检测应用中的发展方向。 关键词：CCD；检测技术；图像传感器 Abstract：The CCD image sensors have been widely used in industrial process measurement and control systems owing to their wide spectral response,wide dynamic range,high sensitivity and geometric precision ,low noise and convenience for digital processing and connecting computers.The p aper gives a brief introduction about the measuring principle of the CCD image sensor and its application status in industrial measurements.Some difficulties an d limitations existing in its application are analyzed and the trend of its application is pointed out. Key words：CCD;measurement technology;image sensor 1 CCD传感器的检测原理 CCD是由光敏单元、输入结构和输出结构等组成的一体化的光电转换器件，其突出特点是以电荷作为信号载体，其基本工作原理见文献[4,5]。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，通常采用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，可计算出被测尺寸[2]。 2 CCD传感器的发展状况 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(Coordinate Meas uring Machine，CMM)2.2微小尺寸的测量 为检测BGA(ball grid array，球珊阵列)芯片的管脚高度是否共面，美国RVSI公司研制出一种基于激光三角法的单点离线检测设备[1]。该设备每次只能测量1个管脚，测量速 度慢，无法实现在线测量。1999年，Kim,Pyunghyun[9]等人提出了一种新的立体测 量方法。该方法用激光线源照射到芯片管脚上，被照亮的管脚图像经由互成一定角度的两套CCD摄像系统采集后，输入计算机进行立体匹配，利用透视变换模型和坐标变换关系，计算 出管脚高度和纵向间距，再使被测芯片在步进电机的带动下做单向运动，从而实现三维尺寸测量，并引入电容测微仪实时监测工作台位置变动，进行动态误差补偿，有效减小了因振动造成的误差。2001年，C.J.Tay,X.He[10]等人利用图像识别和数字相关等技术简化了计算过程，使得只需几秒钟便可计算上百个管脚的高度，从而有效地提高了检测系统的实用性。最近，C.J.Tay[11]等根据被倾斜光照射的物体的像与影之间的固有关系，提出了一种基于光学阴影简便测量BGA管脚高度的方法。该方法利用激光对被测芯片的管脚进行倾斜照射以产生管脚阴影，管脚及其阴影由带远焦显微镜的CCD相机采集后，输入计算机，由计算机软件根据影和像的相互关系计算出管脚高度，笔者提出了两种简洁的计算方法，可避免因光衍射而造成的边缘检测误差，计算简单快速，但要求高精度的机械定位装置，且每次只能检测几个管脚，而且对芯片平整度和检测环境要求很高，还需要进一步改进后才能实用化。 近年来，将CCD技术和莫尔条纹、数字全息、电子斑点干涉等技术相结合以精确测量微小尺寸的技术正成为一种具有很大潜力的研究发展方向[12]。 2.3形变测量 尽管利用线阵CCD测量材料变形具有非接触、无磨损、精度高、不引入附加误差、能测量材 料拉伸的全过程，特别