分类： 网络与安全
2012-06-28 16:53:53
随着机器视觉技术的逐步成熟，越来越多的行业已经利用这一技术应用来为企业生产更好的服务，产品外观质量检测就是其中一项。
产品表面残缺检测系统是由多只线扫描，按生产线的速度同步进行图像摄取，将摄取到的图像转化为数字信号传送给图像处理系统；图像处理系统再根据所得信息与表面无残缺的产品模板进行匹配，进而根据匹配结果来识别图像的内容或控制现场的设备动作，匹配成功则通过检测，匹配不成功发出信号进行相应操作。
据在资深技术员张涛介绍，他目前在从事的就是CCD相机的开发工作，CCD相机分为线扫描CCD相机和面扫描CCD相机。他介绍说，线阵CCD相机具有灵敏度高，动态范围大，性价比高等特点。由于其结构简单，成本较低，并且可以同时储存一行电视信号，加上它可以做很多单排感光单元，在同等测量精度的前提下，线阵CCD相机的测量范围可以做的较大，并且由于线阵CCD实时传输光电变换信号和自扫描速度快、频率响应高，可以实现动态测量，并能在低照明度下工作，所以线阵CCD广泛地应用在产品尺寸测量和分类、非接触尺寸测量、条形码等许多领域。
面扫描CCD电荷包的转移情况与的器件类似，只是它的形式较多。结构简单，则摄象质量不好，反之摄象质量好的，驱动电路就会变得复杂。再加上生产技术的制约，单个面阵CCD的面积很难达到一般工业测量对视场的需求。
新近市场上研制出了一种线阵CCD 亚像元的拼接技术，该技术可提高CCD的分辨率，缓解了由于受工艺和材料影响而很难减小CCD像元尺寸的难题，在理论上可获得比更高的分辨率和精度。所以线阵CCD被广泛应用。
线阵相机
主要应用于工业、医疗、科研与安全领域的图象处理。 在机器视觉领域中，线阵相机是一类特殊的视觉机器。与面阵相机相比，它的传感器只有一行感光元素，因此使高扫描频率和高分辨率成为可能。线阵相机的典型应用领域是检测连续的材料，例如金属、塑料、纸和纤维等。被检测的物体通常匀速运动 , 利用一台或多台相机对其逐行连续扫描 , 以达到对其整个表面均匀检测。可以对其图象一行一行进行处理 , 或者对由多行组成的面阵图象进行处理。另外线阵相机非常适合测量场合，这要归功于传感器的高分辨率 , 它可以准确测量到微米。
1，线阵相机，机顾名思义是呈“线”状的。虽然也是二维图象，但极长，几K的长度，而宽度却只有几个象素的而已。一般上只在两种情况下使用这种相机：一、被测视野为细长的带状，多用于滚筒上检测的问题。二、需要极大的视野或极高的精度。
2，在第二种情况下（需要极大的视野或极高的精度），就需要用激发装置多次激发相机，进行多次拍照，再将所拍下的多幅“条”形图象，合并成一张巨大的图。因此，用线阵型相机，必须用可以支持线阵型相机的采集卡。 线阵型相机价格贵，而且在大的视野或高的精度检测情况下，其检测速度也慢－－一般相机的图象是 400K～1M，而合并后的图象有几个M这么大，速度自然就慢了。慢功出细活嘛
由于以上这两个原因，线阵相机只用在极特殊的情况下。
AOI面阵相机
相机像素 是指这个相机总共有多少个感光晶片，通常用万个为单位表示，以矩阵排列，例如3百万像素、2百万像素、百万像素、40万像素。百万像素相机的像素矩阵为W*H=1000*1000.
相机分辨率，指一个像素表示实际物体的大小，用um*um表示，AOI常用的分辨率有30um,25um,20um,18um,15um等。数值越小，分辨率越高。
FOV是指AOI相机实际拍摄的面积,以毫米×毫米表示。FOV是由像素多少和分辨率决定的。相同的相机，分辨率越大，它的FOV就越小。例如1K*1K的相机，分辨率为20um,则他的FOV=1K*20 × 1k*20=20mm ×20mm，如果用30um的分辨率，他的FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm。
在图像中，表现图像细节不是由像素多少决定的，而是由分辨率决定的。分辨率是由厂商选择的镜头焦距决定的，同一种相机，选用不同焦距的镜头，分辨率就不同。如果一家AOI采用20um分辨率，对于1mm*0.5mm的零件，它总共占用像素1/0.02 ×0.5/0.02＝50×25个像素，如果采用30um的分辨率，表示同一个元件，则有1/0.03×0.5/0.03=33×17个像素，显然20um的分辨率表现图像细节方面好过30um的分辨率。
既然像素的多少不决定图像的分辨率（清晰度），那么大像素相机有何好处呢？答案只有一个：减少拍摄次数，提高AOI的测试速度。B
1个是1百万像素，另1个是3百万像素，清晰度相同（分辨率均为20um）,第1个相机的FOV是20mm×20mm＝400平方mm，第二个相机的FOV是1200平方mm,拍摄同一个PCB，假设第1个相机要拍摄30个图像，第2个相机则只需拍摄10个图像就可以了。 + =
显然，我们用户没必要太深入全面了解AOI的相机，但相机作为AOI的一个重要部件，我个人认为，从以下几个方面简单评价就已经足够了： s> 6G\r$
1.了解相机的分辨率,例如要测试英制0402元件，至少需要25um的分辨率。 v''Q J
2.看图像的质量，是否清晰，对比度是否好，是否能将我们关心的特征部分表现出来。 因为图像质量不仅决定于相机，还决定于镜头、采集卡和光源等U} "
3.要关注AOI的整体测试速度，而不是关注像素多少。像素多固然对速度有好处，但AOI的测试速度是由XY平台的移动、相机的拍摄性能、图像处理速度、整个系统的优化等综合因素决定,作为用户来讲，我们考虑的是最终的测试速度.
面阵CCD的优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观。缺点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少，帧幅率受到限制，因此其应用面较广，如面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量。由于生产技术的制约，单个面阵CCD的面积很难达到一般工业测量对视场的需求。
而线阵CCD的优点是一维像元数可以做得很多，而总像元数角较面阵CCD相机少，而且像元尺寸比较灵活，帧幅数高，特别适用于一维动态目标的测量。而且线阵CCD 分辨力高，价格低廉，可满足大多数测量视场的要求，但要用线阵CCD获取二维图像，必须配以扫描运动，而且为了能确定图像每一像素点在被测件上的对应位置，还必须配以光栅等器件以记录线阵CCD每一扫描行的坐标。一般看来，这两方面的要求导致用线阵CCD获取图像有以下不足：图像获取时间长，测量效率低；由于扫描运动及相应的位置反馈环节的存在，增加了系统复杂性和成本；图像精度可能受扫描运动精度的影响而降低，最终影响测量精度。
即便如此，线阵CCD获取图像的方案在以下几方面仍有其特有的优势：线阵CCD加上扫描机构及位置反馈环节，其成本仍然大大低于同等面积、同等分辨率的面阵CCD；扫描行的坐标由光栅提供，高精度的光栅尺的示值精度可高于面阵CCD像元间距的制造精度，从这个意义上讲，线阵CCD获取的图像在扫描方向上的精度可高于面阵CCD图像；新近出现的线阵CCD 亚像元的拼接技术可将两个CCD芯片的像元在线阵的排列长度方向上用光学的方法使之相互错位1／2个像元，相当于将第二片CCD的所有像元依次插入第一片CCD的像元间隙中，间接“减小”线阵CCD像元尺寸，提高了CCD的分辨率，缓解了由于受工艺和材料影响而很难减小CCD像元尺寸的难题，在理论上可获得比面阵CCD更高的分辨率和精度。
因此，线阵CCD加扫描运动获取图像的方案目前仍使用广泛，尤其是在要求视场大，图像分辨率高的情况下甚至不能用面阵CCD替代。但是，仅有高的分辨率还不能保证有高的图像识别精度，特别是线阵CCD获取的图像虽然分辨率高，但由于受扫描运动精度的影响，其图像较面阵CCD图像更具特殊性。因此，图像识别时不仅要充分利用分辨率高的优势，还必须从算法上克服扫描运动的影响，使机械传动的误差不致直接影响最终的图像识别精度。
