传感器检测技术及应用课件－视觉传感器及其应用

传感器检测技术及应用课件－视觉传感器及其应用内容摘要：

传感器检测技术及应用课件－视觉传感器及其应用 1项目 7 光导视觉传感器 视觉传感器应用实例尼康 828采用的“ 4色 光导视觉传感器光导视觉传感器主要用于光导式摄像机，这种摄像机是由接收部分、光电转换部分和扫描部分组成的二维视觉传感器。 其光导摄像管是一种利用物质在光的照射下发射电子的外光电效应而制成的真空或充气的光电器件。 光导摄像管兼有光电转换功能和扫描功能，一般有真空光电管和充气光电管两类，或称电子光电管和离子光电管。 3光电式摄像机工作原理 光电式摄像机由接收部分、光电转换部分和扫描部分组成二维视觉传感器。 其光导摄像管是一种兼有光电转换功能和扫描功能的真空管。 经透镜成像的光信号在摄像管的靶面上作为模拟量而被记忆下来。 从阴极发射的电子束依次在靶面 (光电转换面 )上扫描，将视觉的光信号转换成时间序列的电信号输出。 4光导摄像管构成原理5视觉传感器单个像素的光电变换原理 光电靶面上每一个像素均可看作由电容 C、光照时导电性增强的光电基元 照射时也导电的暗电流基元 子束扫描到该像素时开关 容 描移到邻近像素时， 有光照在 产生电荷，它同 次扫描到该点时 被中和了的 电电流 L。 电压 900万像素数码单反相机7上世纪五十年代发展到现在，技术已经非常成熟，是目前性能最好的传感器。 径约一寸，长度约二寸；内置多个电极，将进入的光信号转化为电信号，即使很微弱的光线也可准确补捉。 类似小灯泡的传感器“ 969年发明的，与电脑晶片 可作电脑记忆体及逻辑运作晶片。 大量独立的感光二极管组成，一般这些感光二极管按照矩阵形式排列 (富士公司的。 近年来 由于 价低，所以广泛应用于扫描仪、数码相机及数码摄像机中。 目前大多数数码相机采用的视觉传感器都是 属一氧化物一半导体 )电容器组成的阵列，用于实现光电转换、信号储存、转移、输出、处理及用作电子快门等。 ）体积小重量轻、功耗低、可靠性高、寿命长。 2）空间分辨率高。 3）光电灵敏度高、动态范围大。 4）模拟、数字输出方便；与微机接口方便。 10是一种特殊的半导体材料，由大量独立的感光二极管组成，一般按照矩阵形式排列，相当于传统相机的胶卷。 11作原理在 一个 素），假定半导体衬底是 光照射到 型硅衬底上时，会产生电子空穴对 (光生电荷 )，电子被栅极吸引存储在陷阱中。 入射光强，则光生电荷多，入射光弱，则光生电荷少。 无光照的 样把光的强弱变成与其成比例的电荷的多少，实现了光电转换。 若停止光照，由于陷阱的作用，电荷在一定时间内也不会消失，可实现对光照的记忆。 13二维 1100万像素 为光积蓄式结构，这种结构最简单。 但是因光生电荷的积蓄时间比转移时间长得多，所以再生视觉往往产生“拖尾”，视觉容易模糊不清。 另外，直接采用 它对蓝光的透过率差，灵敏度低。 现在更多地在 非常类似于步进电机的步进控制方式。 也有二相 、 三相等控制方式之分。 这里以三相控制方式为例说明控制电荷定向转移的过程。 见图：123123P1(a)123t0 t1 t2 t3 t(b)t=频输出行扫描发生器输出寄存器检波二极管二相驱动感光区沟阻a) (b)面阵 波二极管视频输出垂直转移寄存器感光区二相驱动(c)面阵 19隔行传送的二维 )组成测试仪器可测量物位、尺寸、工件损伤等；(2)作为光学信息处理装置的输入环节。 例如：用于传真技术、光学文字识别技术以及图象识别技术、传真、摄像等方面；(3)作自动流水线装置中的敏感器件。 例如：可用于机床、自动售货机、自动搬运车以及自动监视装置等方面；(4)作为机器人的视觉，监控机器人的运行。 觉传感器佳能数码单反相机 30采用的 康 作原理的区别：主要区别是读取视觉数据的方法。 实现视觉数据读取。 视觉扫描方法的区别：最后一个数据扫描完成之后才能将信号放大。 像方面的区别：6场效应晶体管是利用半导体表面的电场效应进行工作的，也称为表面场效应器件。 由于它的栅极处于不导电 (绝缘 )状态，所以输入电阻很高，最高可达 1015。 绝缘栅型场效应晶体管目前应用较多的是以二氧化硅为绝缘层的金属一氧化物 称为中每一类又有 沟道之分。 栅、共漏三种组态的单级放大器，也可以组成镜像电流源电路和比例电流源电路。 在更多地在 们都采用感光元件作为影像捕获的基本手段， 二极管在接受光线照射之后能够产生输出电流，而电流的强度则与光照的强度对应。 但在周边组成上， 者的感光元件除了感光二极管之外，包括一个用于控制相邻电荷的存储单元，感光二极管占据了绝大多数面积。 而 处于核心地位的感光二极管之外，它还包括放大器与模数转换电路，每个像点的构成为一个感光二极管和三颗晶体管，而感光二极管占据的面积只是整个元件的一小部分，造成 开口率：有效感光区域与整个感光元件的面积比值 ）32、数字信号处理器 A/载信号处理、白平衡处理及相机控制 (白平衡调整就是通过视觉调整，使在各种光线条件下拍的照片色彩与人眼看到的景物色彩一样 )。 耗电量约为。 33用于自动控制、自动测量、摄影摄像、视觉识别等各个领域。 老虎”的不良印象。 人工视觉在实现机电系统智能化时，图像识别非常重要，因此，如何实现人眼的部分功能便是关键问题。 为此目的，已利用不同形式的视觉传感器研制了从检查作业对象的有无，测量其大致位置的简易型视觉，到具有图像识别功能的高级视觉等各种水平的人工视觉，其中一部分已用于具体实用装置。 人工视觉提供了在信息科学乃至人工智能领域极其有意义的研究课题。 工视觉系统的硬件构成物体识别1物体图像信息的输入识别物体前需先将物体的有关信息输入到计算机内。 被输入的信息主要有明亮度 (灰度 )信息、颜色信息和距离信息，这些信息都可用视觉传感器 (取得。 明亮度信息可借助 A 10比特，形成 641024后将这些数字图像读入计算机。 颜色图像可用彩色摄像机摄入彩色图像，也可简单地用三原色滤光镜，以通过各滤光镜的光量比决定各点的颜色信息。 372图像信息的处理技术和方法输入的图像信息含有噪声，且并非每个像素都具有实际意义。 因此，必须消除噪声，将全部像素的集合进行再处理，以构成为线段或区域等有效的像素组合，从所需要的物体图像中去掉不必要的像素，这就是图像的前处理。 用一般的串行计算机处理二维图像，运算时间很长，为了缩短时间，可用专用图像处理器，这种处理器有局部并列型、完全并列型、流水线型、多处理器型等。 383物体图像的识别首先输入被识别物体的图像模型，并抽出其几何形状特征，然后用视觉传感器输入物体的图像并抽出其几何形状特征，用比较判断程序比较两者的异同。 如果各几何形状特征相同，则该物体就是所需要的物体。 物体的几何形状特征一般是面积、周长、重心、最大直径、最小直径、孔的数量、孔的面积之和等等。 这些几何量可根据图像处理所得到的线架图求得。 例如连杆的周长 (像素数 )如果与预先输入的连杆图像的周长 (像素数 )相同，即可确认是连杆。 若有两个物体图像的某一几何特征 (如周长 )，其像素数相同，可对其上孔的数量或其它几何特征进行比较，从而确切识别出各种物体。 394立体视觉距离信息是处理三维图像不可缺少的，而距离计测多以三角原理进行处理。 立体视觉使用两台视觉传感器，象人类的两眼组成立体视觉。 通过比较两台摄像机摄入的两个图像而找出其对应点，再从两个图像内的位置与两台摄像机几何位置的配置，决定相当于对应点对象物体上一点的距离信息。 距离的检测也可使用一台视觉传感器。