Что такое датчик изображения?

Что такое датчик изображения?

Датчик изображения — это компонент, который преобразует световую информацию в электрические сигналы.

Датчики изображения — это датчики ПЗС (прибор с зарядовой связью) и КМОП (комплементарный металл-оксид-полупроводник), используемые в цифровых камерах и другом фотографическом оборудовании.

Датчики изображения — это «глаза» машины. Количество пикселей в датчике изображения, используемом в камере, относится к общему количеству датчиков изображения. Каждый датчик определяет интенсивность света, которая количественно определяется и обрабатывается как электрический сигнал.

Применение датчиков изображения

Датчики изображения в основном используются на производственных линиях для массового производства продукции. Например, они полезны на производственных линиях для автомобильных деталей, продуктов питания и медицинских изделий, электронных устройств, жидких кристаллов, полупроводников и пластиковых изделий.

Роль датчиков изображения заключается в предоставлении альтернативы визуальному осмотру человеческим глазом. Они применяются в различных задачах, таких как подсчет количества, проверка наличия/отсутствия для обнаружения недостающих продуктов и визуальный осмотр для выявления царапин и дефектов.

В сочетании с передовой технологией анализа изображений они также используются для идентификации символов (OCR: оптическое распознавание символов) и 3D-измерений. Датчики изображения также используются в автоматизированных системах вождения и будут оставаться важными устройствами в будущем.

Принцип работы датчиков изображения

Ядром датчика изображения является светочувствительный полупроводник (фотодиод). Этот полупроводник определяет интенсивность света и сохраняет ее в виде электрического заряда. Когда свет попадает на фотодатчик, электроны производятся пропорционально интенсивности света.

Основной принцип датчиков изображения заключается в использовании свойств полупроводников для хранения электронов и количественной оценки количества электронов. В датчиках изображения существуют устройства, основанные на разных принципах, в зависимости от того, как электроны, хранящиеся в светоприемном элементе, преобразуются в сигнал. Основными устройствами являются ПЗС и КМОП.

В ПЗС заряд преобразуется в электрический сигнал с помощью пути передачи ПЗС. В КМОП каждый фотодетектор имеет собственную схему усиления (усилитель). Таким образом, заряд может передаваться без необходимости прохождения через несколько фотодетекторов.

Поскольку CMOS управляется одним устройством, он имеет преимущества низкого энергопотребления и высокой скорости обработки. Он также привлекает внимание своей более низкой стоимостью производства, чем CCD.

Другая информация о датчиках изображения

1. Размер датчика изображения

Датчики изображения бывают нескольких размеров. Обычно качество изображения улучшается с увеличением размера датчика. Причина в том, что чем больше размер датчика, тем больше света он может собрать.

Чем больше диапазон света, который может быть захвачен, или динамический диапазон, тем лучше изображение может быть захвачено с меньшим количеством пересвеченных белых и черных участков. Кроме того, чем больше размер датчика изображения с тем же количеством пикселей, тем лучше качество изображения, поскольку площадь приема света на пиксель (1 пиксель) больше, что также снижает шум.

2. Роль освещения в датчиках изображения

Освещение — это устройство, которое интерполирует датчик изображения для FA. Освещение необходимо для того, чтобы датчик изображения стабильно обнаруживал заготовку без влияния окружающего света. Распространены следующие три метода освещения:

Орторефлективный метод
Этот метод освещает заготовку сверху под углом и захватывает изображение, отраженное на поверхности заготовки. Этот метод позволяет легко получить контраст между плоскими и неровными участками заготовки, такими как металлическая пластина с неровными поверхностями.

Метод пропускания
Этот метод освещает заготовку сзади и захватывает изображение с поверхности. Контуры заготовок сложной формы могут быть отображены более точно.

Метод коаксиального эпи-освещения
Это метод, при котором оптическая ось камеры коаксиальна оптической осью освещения, освещающей заготовку. Вся заготовка освещается равномерно, и тени могут быть минимизированы.

3. Цена датчика изображения

Цена датчика изображения определяется его «полем зрения» и «точностью».

Поле зрения
Обычно, чем больше количество пикселей в датчике изображения, тем более мелкие объекты могут быть обнаружены. Чем больше количество пикселей, тем больше размер датчика и тем выше цена.

Кроме того, время обработки имеет тенденцию увеличиваться из-за времени, необходимого для передачи данных. Важно выбрать датчик, который соответствует такту системы, с которой предстоит работать.

Точность
Датчики изображения с большим количеством пикселей более точны. В зависимости от обнаруживаемого объекта может потребоваться монохромный или цветной датчик, но цветная камера стоит дороже.