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采用CCD圖像傳感器的工業(yè)內(nèi)窺鏡:用“原汁原味”的檢測畫面洞察細(xì)微缺陷

2024-12-18 21:15:05

工業(yè)內(nèi)窺鏡是探查復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀況的間接目視檢測工具,特別是基于圖像傳感器成像的工業(yè)內(nèi)窺鏡更是在眾多行業(yè)應(yīng)用廣泛。目前市場上同時并存采用CCD圖像傳感器的工業(yè)內(nèi)窺鏡和采用CMOS圖像傳感器的工業(yè)內(nèi)窺鏡,本文介紹它們的工作原理和各自的優(yōu)缺點。

采用CCD圖像傳感器的工業(yè)內(nèi)窺鏡

首先,我們來了解一下圖像傳感器的工作原理。圖像傳感器是一種光電轉(zhuǎn)換器件,負(fù)責(zé)將感光面上的光子轉(zhuǎn)換為電信號,其工作的基本單位通常稱作像素單元,像素單元的光電轉(zhuǎn)換要經(jīng)過接收光子、激發(fā)電子(形成電荷)、經(jīng)放大電路轉(zhuǎn)換為電壓信號等過程。

對于CCD圖像傳感器的每個像素單元來說,經(jīng)光敏二極管激發(fā)生成的電荷通過電荷耦合方式轉(zhuǎn)移后,經(jīng)由統(tǒng)一節(jié)點完成“放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號”,因此信號輸出的一致性非常好;同時簡潔的結(jié)構(gòu)使得像素單元具有更大的感光面積,感測及識別精度高,能夠捕捉到更多的光線;而且CCD圖像傳感器為了隔離噪聲,采用了PN結(jié)或二氧化硅隔離層技術(shù),有效避免噪聲對圖片質(zhì)量的影響。

相比較之下,CMOS圖像傳感器的每個像素單元具有相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu),每個像素單元都使用自己的信號放大器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,信號輸出的一致性較差,對于數(shù)以百萬計的像素單元來說,這意味著更高的固定噪聲;與此同時,復(fù)雜的像素單元結(jié)構(gòu)也壓縮了感光區(qū)域的表面積;而且CMOS圖像傳感器的各元件、電路之間距離很近,相互干擾引發(fā)的噪聲會影響圖片質(zhì)量以及色彩還原。

兩種圖像傳感器的工作原理

基于上述差異,與CMOS圖像傳感器相比,CCD圖像傳感器具有更強(qiáng)的感光性、更高的信噪比和動態(tài)范圍、更高解析度、更高靈敏度、以及更好的色彩準(zhǔn)確性和更寬的色域。體現(xiàn)在成像質(zhì)量上,CCD圖像傳感器的攝像頭能夠提供更高質(zhì)量的成像:清晰、細(xì)膩、純凈、以及出色的色彩還原,特別是在低光照條件下依然可以得到同樣高質(zhì)量的圖像。

而低光照對于工業(yè)內(nèi)窺鏡來說是一種常態(tài)化的工作環(huán)境!

工業(yè)內(nèi)窺鏡是一種可視化檢測工具,檢測的目的在于從處于封閉結(jié)構(gòu)或組裝狀態(tài)的設(shè)備中查找表面缺陷或其他所需的細(xì)節(jié),攝像頭作為深入設(shè)備內(nèi)部的圖像采集工具,其成像清晰度直接決定內(nèi)窺檢測的效率以及缺陷檢出率(POD)。

面對設(shè)備內(nèi)部缺少環(huán)境光的現(xiàn)實情況,工業(yè)內(nèi)窺鏡只能從直徑毫米級的探頭前端提供照明,其效果與設(shè)備外部的明亮環(huán)境光是無法比擬的。在這種情況下,CCD圖像傳感器的攝像頭憑借對光線的強(qiáng)感知力、以及在低光照條件下捕捉更多光線的能力,依然能夠提供清晰且明亮的檢測畫面,助力用戶高效地發(fā)現(xiàn)和識別缺陷,從而真正實現(xiàn)內(nèi)窺檢測的目的,而不會讓檢測流于形式。

采用CCD圖像傳感器的工業(yè)內(nèi)窺鏡在低光照下依然清晰成像

因此,在內(nèi)窺檢測的應(yīng)用背景下,受限于小直徑探頭和低照度環(huán)境的實際情況,采用CCD圖像傳感器的工業(yè)內(nèi)窺鏡具有與生俱來的優(yōu)勢:能夠始終呈現(xiàn)“原汁原味”的檢測圖像,可以更可靠、更高效地助力用戶洞察細(xì)微缺陷、排查安全隱患、準(zhǔn)確定位故障,成為工業(yè)檢測領(lǐng)域不可或缺的檢測助手。



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