Дать вам полное представление о промышленных камерах

ПЗС-матрицы

ПЗС (CCD) — это аббревиатура от Charge Coupled Device (прибор с зарядовой связью), одного из наиболее широко используемых типов датчиков изображения. ПЗС-матрица имеет пиксели изображения, расположенные в матрице XY по вертикали и горизонтали. Каждый пиксель изображения состоит из фотодиода и прилегающей области хранения заряда, управляемой им. Фотодиоды преобразуют свет (фотоны) в заряды (электроны), а общее количество электронов, собранных в области хранения заряда, пропорционально интенсивности света. При считывании этих зарядов фотогенерированные электроны, собранные в области хранения заряда каждого столбца, перемещаются в регистр переноса заряда в вертикальном направлении переноса заряда, а затем заряды в регистре переноса заряда каждого столбца перемещаются построчно в общий регистр переноса заряда строки. Информация о заряде каждой строки в общем регистре переноса заряда строки затем непрерывно считывается, и информация об изображении генерируется через тот же преобразователь заряд/напряжение и усилитель. Когда интенсивность света не слишком высока, отклик ПЗС-датчика линеен. Область хранения заряда в пикселе ПЗС может хранить все фотозаряды. Это линейный диапазон. Когда интенсивность света продолжает увеличиваться, поскольку область хранения заряда накопила много фотогенерированных зарядов, электрическое поле, генерируемое фотогенерированными зарядами, будет препятствовать дальнейшему линейному накоплению зарядов пикселем, и ПЗС входит в область насыщения. Если интенсивность света увеличивается дальше, потенциальная яма хранения заряда заполнится электронами, и избыточные электроны переполнятся. Если не предприняты специальные меры, переполняющиеся электроны попадут в соседние пиксели, вызывая переход соседних пикселей, изначально работающих в линейной области, в область насыщения после сбора переполняющихся электронов или также переполняющихся электронов, вызывая явление ореола на изображении, и четкость изображения значительно снизится. Принцип и структура ПЗС-датчика изображения дают ему преимущества высокой светочувствительности, низкого уровня шума и высокого качества изображения. Как правило, динамический диапазон ПЗС-промышленной камеры составляет около 60 дБ. Однако при наличии ярких точек или областей на изображении ПЗС-датчик изображения имеет "эффекты "цветения" и "смазывания"", которые серьезно ухудшают качество изображения.

CMOS-матрицы

CMOS (КМОП) — это аббревиатура от Complimentary Metal Oxide Semiconductor (комплементарный металл-оксид-полупроводник). CMOS, как и ПЗС-датчики, изготавливается на кремниевом (Si) полупроводниковом материале. Новое поколение CMOS использует активный пиксельный дизайн. Каждый пиксель состоит из фотодиода, преобразующего фотоны в электроны, преобразователя заряд/напряжение, транзистора сброса и выбора, а также усилителя с коэффициентом усиления. CMOS-датчик структурно организован подобно оперативной памяти DRAM компьютера или плоскопанельному дисплею. Металлическая сетка, покрывающая весь CMOS-датчик, соединяет тактовый сигнал, сигнал считывания и выходной сигнал столбца между собой. Интегрированный в каждый пиксель CMOS-датчика изображения преобразователь заряд/напряжение преобразует фотозаряд, генерируемый пикселем, и напрямую выдает сигнал напряжения. Сигнал считывается аналогично простой технологии адресации XY компьютерной памяти DRAM. Этот метод позволяет CMOS считывать сигнал со всей матрицы, части или даже одного пикселя. Это точно так же, как у ПЗС.

Это совершенно другое, и это то, чего ПЗС не может сделать. Кроме того, встроенный преобразователь заряд/напряжение преобразует фотозаряд, генерируемый фотодиодом, в сигнал напряжения в реальном времени, что в принципе устраняет "эффекты "цветения" и "смазывания"" и минимизирует влияние сильного света на соседние пиксели. При применении для онлайн-контроля качества сварки в реальном времени интенсивность света в области наблюдения системы машинного зрения очень сильно меняется, что требует максимально возможного динамического диапазона камеры. В этом применении ПЗС-камеры не очень подходят из-за "эффектов "цветения" и "смазывания""