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线阵CCD测量系统是怎么回事?

菜鸟
2009-03-06 16:23:04
对于线阵CCD测量系统不了解,需要知道相关的知识,如机器视觉、测量系统等等。
关键词: 线阵CCD, 机器视觉  
高工
2009-03-06 17:37:30
1楼

  CCD(Charge Coupled Device),电荷耦合器件,是20世纪70年代初发展起来的新型半导体集成光电器件。   CCD器件按其感光单元的排列方式分为线阵CCD和面阵CCD两类。 线阵CCD   结构简单,成本较低。可以同时储存一行电视信号.由于其单排感光单元的数目可以做得很多,在同等测量精度的前提下,其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,能够实现动态测量,并能在低照度下工作,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。 面阵CCD   可以同时接受一幅完整的光像.面阵CCD有行间转移(IT)型、帧间转移(FT)型和行帧间转移(FIT)型三种。 线阵CCD与面阵CCD的比较   对于面阵CCD来说,应用面较广,如面积、形状、尺寸、位置,甚至温度等的测量。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,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。以线阵CCD在线测量线径为例,就在不少论文中有所介绍,但在涉及到图像处理时都是基于理想的条件下,而从实际工程应用的角度来讲,线阵CCD图像处理算法还是相当复杂的。   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。线阵CCD 的优点是分辨力高,价格低廉,如TCD1501C型线阵CCD,光敏像元数目为5 000,像元尺寸为7 μm×7 μm×7 μm(相邻像元中心距)该线阵CCD一维成像长度35 mm,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。   即使如此,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。 线阵CCD图像的特点   由于CCD像元是有间隔的,不论面阵还是线阵CCD获取的图像外观虽然是致密的,但实质上都是离散图像,但面阵CCD像元在纵横两个方向间隔一致,其图像的离散度是一致的,而线阵CCD图像由于存在像元间距和扫描行距,像素点在两个坐标方向上的距离分别是像元间距和扫描行距,一般来说扫描行距受机械传动部分的限制,远大于像元间距。   线阵CCD获取二维图像,必须配以扫描运动,在此过程中,线阵CCD在电机驱动下水平前移,按照固定的时间间隔采集一行图像。从理论上讲,电机运动速度应该是匀速的;CCD采集图像的时间间隔主要取决于光积分时间,也应该是相等的,因此行距应该是相等的,但由于电机运动产生的振动、启停过程中速度的变化,特别是机械传部分的误差都会影响采集行距的一致性,同时,线阵CCD 自身光积分时间也会影响采集行距。

院士
2009-03-07 11:14:26
2楼

看样子是要找出来答案要费些功夫的

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