工业CCD相机优势何在?就此问题中国机器视觉商城特意邀请了维视图像技术部王经理就CCD工业相机结构原理、性能优势、具体应用做了详细解答。王经理说道,作为机器视觉系统的重要组成部分之一,工业相机的分类也是多样的,其按照传感器类型可以分为CCD相机、CMOS相机。
CCD工业相机结构原理:
CCD(charge couple device)即电荷耦合器件60年代由美国贝尔实验室Boyle和Smith发明,是一种大规模集成电路工艺制作的半导体光电元件,它在半导体硅片上制有成千上万个光敏元,产生与照在它上面的光强成正比的电荷。
CCD基本构成单元是MOS电容器,它以电荷为信号,通过对金属电极施加时钟脉冲信号,在半导体内部形成储存载流子的势阱。当光或电注入时,将代表信号的载流子引入势阱,再利用时钟脉冲的规律变化,使电极下的势阱作相应变化,就可以使代表输入信号的载流子在半导体表面作定向运动,再通过对电荷的收集、放大,把信号取出。现今新型的CCD产品主要有底插式和侧装式两种,其工作原理基本相同。
CCD工业相机性能优势:
工业CCD相机依据其独特的原理结构,具有四大性能优势:1)优势一:CCD相机的快门时间非常短,可以抓拍快速运动的物体;2)优势二:CCD相机的图像传感器是逐行扫描的,而一般摄像机的图像传感器是隔行扫描的,甚至是隔三行扫描的;3)优势三:CCD相机的拍摄速度远远高于一般相机。CCD相机每秒可以拍摄十幅到几百幅图片,而一般相机只能拍摄2-3幅图像;4)优势四:CCD相机输出的是裸数据(raw data),其光谱范围也往往比较宽,比较适合进行高质量的图像处理算法应用。
CCD工业相机具体应用
随着科技的进步和应用领域的不断更新,目前CCD工业相机广泛应用于工业检测、数码摄影、天文学、光学遥测、频谱望远镜及高速摄影技术,另外在高校教学和自动化科研中也发挥着重要作用。CCD工业相机依据其强大的自动扫描、图像清晰、低噪音、高灵敏度,在医疗领域应用也非常广泛。相比传统工业相机,CCD工业相机还具有体积小、可靠性高、抗强光、抗震动、抗磁场、畸变小、寿命长、操作简便等特点。
同时CCD工业相机由于具有稳定的PELTIER制冷技术,真空室与透射电镜的真空系统隔离,光纤耦合具有单个电子灵敏抗临近信号干扰的功能。此外CCD相机具有强大的视频图像记录器软件功能和工作语言界面,使研究人员在观察到超微结构后,实验结果可以直接用U盘带走,省去了繁琐的暗室显影、定影、冲洗底片和照片上光等步骤,提高了实验的工作效率和图片的清晰质量,克服了人为操作时安全灯、水温、试剂浓度等因素的影响。
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