2026-08-09
CCD là viết tắt của Charge Coupled Device, một trong những cảm biến hình ảnh được sử dụng rộng rãi nhất. Cảm biến hình ảnh CCD có các pixel hình ảnh được sắp xếp theo ma trận dọc và ngang XY. Mỗi pixel hình ảnh bao gồm một diode quang và một vùng lưu trữ điện tích liền kề được điều khiển bởi nó. Diode quang chuyển đổi ánh sáng (photon) thành điện tích (electron), và tổng số electron thu thập trong vùng lưu trữ điện tích tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng. Khi đọc các điện tích này, các electron được tạo ra bởi ánh sáng thu thập trong vùng lưu trữ điện tích của mỗi cột được di chuyển đến thanh ghi chuyển điện tích theo hướng chuyển điện tích dọc, và sau đó các điện tích trong thanh ghi chuyển điện tích của mỗi cột được di chuyển từng hàng một đến thanh ghi chuyển điện tích tổng của hàng. Thông tin điện tích của mỗi hàng trong thanh ghi chuyển điện tích tổng của hàng sau đó được đọc liên tục, và thông tin hình ảnh được tạo ra thông qua bộ chuyển đổi điện tích/điện áp và bộ khuếch đại tương tự. Khi cường độ ánh sáng không quá mạnh, phản ứng của cảm biến CCD là tuyến tính. Vùng lưu trữ điện tích trong pixel CCD có thể lưu trữ tất cả các điện tích quang. Đây là vùng tuyến tính. Khi cường độ ánh sáng tiếp tục tăng, vì vùng lưu trữ điện tích đã lưu trữ nhiều điện tích được tạo ra bởi ánh sáng, trường điện do các điện tích được tạo ra bởi ánh sáng tạo ra sẽ ngăn cản pixel tiếp tục tích lũy điện tích theo tuyến tính, và CCD đi vào vùng bão hòa. Nếu cường độ ánh sáng tăng thêm, giếng điện tích lưu trữ sẽ đầy electron, và các electron dư thừa sẽ tràn ra ngoài. Nếu không có biện pháp đặc biệt, các electron tràn ra sẽ đi vào các pixel liền kề, khiến các pixel liền kề ban đầu hoạt động trong vùng tuyến tính đi vào vùng bão hòa sau khi thu thập các electron tràn ra hoặc cũng tràn electron, gây ra hiện tượng quầng sáng trong ảnh, và độ rõ nét của ảnh sẽ giảm đáng kể. Nguyên lý và cấu trúc của cảm biến hình ảnh CCD mang lại cho nó những ưu điểm là độ nhạy sáng cao, nhiễu thấp và chất lượng hình ảnh cao. Thông thường, dải động của camera công nghiệp CCD khoảng 60dB. Tuy nhiên, khi có các điểm hoặc vùng sáng cao trong ảnh, cảm biến hình ảnh CCD có "Hiệu ứng Blooming và Smear" làm suy giảm nghiêm trọng chất lượng hình ảnh.
CMOS là viết tắt của Complimentary Metal Oxide Semiconductor. CMOS, giống như cảm biến CCD, được chế tạo trên vật liệu bán dẫn Si (silicon). Thế hệ CMOS mới sử dụng thiết kế pixel chủ động. Mỗi pixel bao gồm một diode quang chuyển đổi photon thành electron, một bộ chuyển đổi điện tích/điện áp, một transistor reset và chọn, và một bộ khuếch đại độ lợi. Cảm biến CMOS được sắp xếp về mặt cấu trúc giống như bộ nhớ máy tính DRAM hoặc màn hình phẳng. Lưới kim loại bao phủ toàn bộ cảm biến CMOS kết nối tín hiệu đồng hồ, tín hiệu đọc và tín hiệu đầu ra cột với nhau. Bộ chuyển đổi điện tích/điện áp tích hợp trong mỗi pixel của cảm biến hình ảnh CMOS chuyển đổi điện tích quang được tạo ra bởi pixel và trực tiếp xuất ra tín hiệu điện áp. Tín hiệu được đọc theo cách tương tự như công nghệ định địa chỉ XY đơn giản của bộ nhớ máy tính DRAM. Phương pháp này cho phép CMOS đọc tín hiệu từ toàn bộ mảng, một phần hoặc thậm chí một pixel duy nhất. Điều này hoàn toàn giống với CCD.
Hoàn toàn khác biệt, và đó là điều mà CCD không thể làm được. Ngoài ra, bộ chuyển đổi điện tích/điện áp tích hợp chuyển đổi điện tích quang được tạo ra bởi diode quang thành tín hiệu điện áp theo thời gian thực, về nguyên tắc loại bỏ "Hiệu ứng Blooming và Smear" và giảm thiểu sự can thiệp của ánh sáng mạnh lên các pixel liền kề. Trong ứng dụng kiểm tra chất lượng thời gian thực trực tuyến của mối hàn, cường độ ánh sáng trong khu vực quan sát của hệ thống thị giác máy thay đổi rất mạnh, đòi hỏi dải động của camera phải càng lớn càng tốt. Trong ứng dụng này, camera CCD không rất phù hợp vì "Hiệu ứng Blooming và Smear" dẫn đến suy giảm chất lượng hình ảnh và dải động nhỏ hơn.
Camera công nghiệp CMOS của Photonfocus sử dụng công nghệ cảm biến CMOS độc quyền: Công nghệ LinLogTM hoặc công nghệ Linlog2, công nghệ này khắc phục hoàn toàn những nhược điểm của camera CCD và mở rộng dải động của camera tối đa có thể trong khi vẫn đảm bảo độ tương phản hình ảnh ở các vùng chiếu sáng yếu. Dải động lên tới 120dB; công nghệ màn trập toàn phần độc đáo đảm bảo thời gian phơi sáng ngắn (tối thiểu 10 micro giây) dễ dàng đạt được; công nghệ ROI tốc độ cao cho phép giám sát hồ quang hàn ở hàng nghìn Hz trong kiểm tra chất lượng trực tuyến mối hàn tốc độ cao. Camera công nghiệp CMOS của Photonfocus là camera CMOS được tối ưu hóa cho các ứng dụng kiểm tra chất lượng trực tuyến thời gian thực trong mối hàn. Đây là một sự đảm bảo quan trọng để thu được hình ảnh rõ nét của hồ quang hàn và tránh bức xạ plasma hàn che khuất các cạnh của hồ quang hàn và các thông tin chi tiết khác.
Camera Hurricane-40-U2 của Photonfocus sử dụng giao diện USB2.0, có tính năng cắm và chạy và không yêu cầu thẻ chụp đặc biệt. Nó rất hiệu quả về chi phí. Độ phân giải đầy đủ của camera dòng MV-D1024 là 1024*1024, phù hợp với yêu cầu tốc độ cao của các ứng dụng kiểm tra mối hàn. MV-D1024-75-CL có tốc độ khung hình tối đa là 75 khung hình mỗi giây ở độ phân giải đầy đủ 1024*1024, và MV-D1024-160-CL có tốc độ khung hình tối đa là 150 khung hình mỗi giây ở độ phân giải đầy đủ 1024*1024. Hiện tại, tất cả các máy hàn laser tốc độ cao ở Nhật Bản đều sử dụng MV-D1024-160-CL để kiểm tra chất lượng trực tuyến.
