CCD自动机检测设备的工作原理【详解】.pdf

CCD 自动机检测设备的工作原理 CCD 自动化检测就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断。 CCD 视觉系统的组成 该系统综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技尸涉及到计算机、图像处理、模式 识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。包括数字图像处理技术、光学成像技术、 传感器技术、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术、人机接口技术等。 ccd 检测原理 嵌入式中央控制及工业级图像高速传输控制技术，基于 CCD/CMOS 与 DSP/FPGA 的图像识 别与处理技术，成功建立了光电检测系统。应用模糊控制的精选参数自整定技术，使系统具有对精 确检测的自适应调整，实现产品的自动分选功能。 光电检测系统主要通过检测被检物的一些特征参数 （灰度分布，RGB 分值等），从而将缺陷信息从 物体中准确地识别出来，通过后续的系统进行下一步操作，主要分为以下几部分 CCD/CMOS 图像 采集部分系统图像数据采集处理板中光信号检测元件 CCD/CMOS 采用进 口的适合于高精度检测的 动态分析单路输出型、实际数据输出速率为 320MB/s 的面阵CCD/CMOS 。像素分别为 4000*3000 和 1600*1200 ，帧率达到 10FPS 。使用 CCD/CMOS 作为输入图像传感器，从而实现了图像信息 从空间域到时间域的变换。为了所需的检测精度，需要合理的分辨率。根据被检测产品的大小，初 步确定系统设计分辨率为像素为 0.2mm 。将 CCD/CMOS 接收的光强信号转换成电压幅值，再经 过 A/D 转换后由 DSP/ FPGA 芯片进行信号采集，即视频信号的量化处理过程 图像采集处理过程 数据处理部分： 在 自动检测中，是利用基于分割的图像匹配算法来进行图像的配对为基础的。图像分割的任务 是将图像分解成互不相交的一些区域，每一个区域都满足特定区域的一致性，且是连通的，不同的 区域有某种差异性。分割后根据每个区域的特征来进行图像匹配，基于特征的匹配方法一般分为四 个步骤：特征检测、建立特征描述、特征匹配、利用匹配的“特征对”求取图像配准模型参数。 CCD 基本原理 电荷耦合器件(Charge Coupled Devices)，简称CCD ，是贝尔实验室的W.S.Boyle 和 G.E.Smith 于 1970 年发明的，由于它有光电转换、信息存储、延时和将电信号按顺序传送等功 能，且集成度高、功耗低，因此随后得到飞速发展，是图像采集及数字化处理必不可少的关键器 件，广泛应用于科学、教育、医学、商业、工业、军事和消费领域。 CCD 传感器的基本原理 CCD 的最基本单元：MOS 电容器是构成CCD 的最基本单元是，它是金属—氧化物—半导体 （MOS ）器件中结构最为简单的。 MOS 电容器 ①信号电荷的产生：CCD 工作过程的第一步是电荷的产生。CCD 可以将入射光信号转换为 电荷输出，依据的是半导体的内光电效应（也就是光生伏特效应）。 ②信号电荷的存储：CCD 工作过程的第二步是信号电荷的收集，就是将入射光子激励出的 电荷收集起来成为信号电荷包的过程。 ③信号电荷的传输 （耦合）：CCD 工作过程的第三步是信号电荷包的转移，就是将所收集 起来的电荷包从一个像元转移到下一个像元，直到全部电荷包输出完成的过程。 ④信号电荷的检测：CCD 工作过程的第四步是电荷的检测，就是将转移到输出级的电荷转 化为电流或者电压的过程。 输出类型，主要有以下三种： 1）电流输出 2）浮置栅放大器输出 3）浮置扩散放大器输出 CCD 工作过程示意图 CCD 的MOS 结构 CCD 图像传感器是按一定规律排列的MOS （金属—氧化物—半导体）电容器组成的阵列。在 P 型或N 型硅衬