CCD自动机检测设备的工作原理

1、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

2、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

3、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

4、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，它是金属一氧化物一半导体（MOS）器件中结构最为简单的。MOS电容器信号电荷的产生：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）。信号电荷的存储：CCD工作过程的第二步是信号电

5、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。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。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e背照明光输入RFFV/e-4电荷检测1电荷生成CCD传感器3电荷转移e-e-e背照明光输入RFFV/e-4电荷检测1电荷生成CCD传感器3电荷转移e-e-I 2电荷存储半导体 Ue-甘AVCCD工

6、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 （金属一氧化物一半导体）电容器组成的阵列。在 P型或N型硅衬底上生长一层很薄（约120nm）的二氧化硅,再在二氧化硅薄层上依次序沉积金 属或掺杂多晶硅电极（栅极），形成规则的MOS电容器阵列，再加上两端的输入及输出二极管 就构成了 CCD芯片。当向SiO声面的电极加正偏压时，P型硅衬底中形成耗尽区（势阱），耗尽区的深度随正偏 压升高而加大。其中的少数载流子（电子）被吸收到最高正偏压电极下的区域内（如上图中1 极下），形成电荷包（势阱）。对于N型硅衬底的CCD器件，电极加正偏压时，少数载流子为 空穴。CCD传感器的结构类型按

7、照像素排列方式的不同，可以将CCD分为线阵和面阵两大类。线阵CCD又分为单沟道线阵CCD和双沟道线阵CCD单沟道线阵CCD：转移次数多、效率低。只适用于像素单元较少的成像器件。双沟道线阵CCD：转移次数减少一半，它的总转移效率也提高为原来的两倍。线阵CCD每次扫描一条线，为了得到整个二维图像的视频信号，就必须用扫描的方法实现。面阵CCD：按照一定的方式将一维线阵CCD的光敏单元及移位寄作器排列成二维阵列。就可以构成二维面阵CCDo分为帧转移面阵CCD及隔列转移面阵CCDoT惜号里荷一个幔常-H M ,.hL席读出寄存器（遮光可以构成二维面阵CCDo分为帧转移面阵CCD及隔列转移面阵CCDoT惜号里荷一个幔常-H M ,.hL席读出寄存器（遮光VS2 $帧转移面阵CCD结构图oolooooooG000oO0000000:0SEo