概述視覺傳感器是指利用光學(xué)元件和成像裝置獲取外部環(huán)境圖像信息的儀器。視覺傳感器是整個機器視覺系統(tǒng)信息的直接來源，主要由一個或者兩個圖形傳感器組成，有時還要配以光投射器及其他輔助設(shè)備。視覺傳感器的主要功能是獲取足夠的機器視覺系統(tǒng)要處理的最原始圖像。圖像傳感器可以使用激光掃描器、線陣和面陣CCD攝像機或者TV攝像機，也可以是最新出現(xiàn)的數(shù)字?jǐn)z像機等。

工作原理視覺傳感器技術(shù)的實質(zhì)就是圖像處理技術(shù)，通過對攝像機拍攝到的圖像進(jìn)行圖像處理，來計算對象物的特征量（面積、重心、長度、位置等），并輸出數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果的傳感器。

視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以千計的像素。圖像的清晰和細(xì)膩程度通常用分辨率來衡量，以像素數(shù)量表示。在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內(nèi)存中存儲的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，以做出分析。例如，若視覺傳感器被設(shè)定為辨別正確地插有八顆螺栓的機器部件，則傳感器知道應(yīng)該拒收只有七顆螺栓的部件，或者螺栓未對準(zhǔn)的部件。此外，無論該機器部件位于視場中的哪個位置，無論該部件是否在360度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，視覺傳感器都能做出判斷。

應(yīng)用視覺傳感器的工業(yè)應(yīng)用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。以下是一些應(yīng)用范例：

在汽車組裝廠，檢驗由機器人涂抹到車門邊框的膠珠是否連續(xù)，是否有正確的寬度。

在瓶裝廠，校驗瓶蓋是否正確密封、裝灌液位是否正確，以及在封蓋之前沒有異物掉入瓶中

在包裝生產(chǎn)線，確保在正確的位置粘貼正確的包裝標(biāo)簽

在藥品包裝生產(chǎn)線，檢驗阿斯匹林藥片的泡罩式包裝中是否有破損或缺失的藥片。

在金屬沖壓公司，以每分鐘逾150片的速度檢驗沖壓部件，比人工檢驗快13倍以上。

分類視覺傳感器的圖像采集單元主要由CCD/CMOS像機、光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和圖像采集卡組成，將光學(xué)影像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，傳遞給圖像處理單元。通常使用的圖像傳感器件主要有CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器兩種。

1、CCD圖像傳感器

CCD即電子耦合組件（chargedcoupleddevice），它就像傳統(tǒng)相機的底片一樣的感光系統(tǒng)，是感應(yīng)光線的電路裝置，可以將它想象成一顆顆微小的感應(yīng)粒子，鋪滿在光學(xué)鏡頭后方，當(dāng)光線與圖像從鏡頭透過、投影到CCD表面時，CCD就會產(chǎn)生電流，將感應(yīng)到的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)碼資料儲存在相機內(nèi)部的閃速存儲器或內(nèi)置硬盤卡內(nèi)。CCD像素數(shù)目越多、單一像素尺寸越大，收集到的圖像就會越清晰。

CCD圖像傳感器由微鏡頭、濾色片、感光元件三層組成。CCD圖像傳感器的每一個感光元件由一個光電二極管和控制相鄰電荷的存儲單元組成光電管用于捕捉光子用，它將光子轉(zhuǎn)化成電子，收集到的光線越強，產(chǎn)生的電子數(shù)量就越多，而電子信號越強則越容易被記錄且不容易丟失，圖像細(xì)節(jié)則更加豐富。CCD傳感器是一種特殊的半導(dǎo)體材料，有大量獨立的感光二極管組成，一般按照矩陣形式排列，相當(dāng)月傳統(tǒng)相機的膠卷。

CCD傳感器有兩種，第一種是特殊CCD傳感器，如紅外CCD芯片（紅外焦平面陣列器件）、高靈敏度背照式和電子轟擊式CCD、EBCCD等，另外還有大靶面如2048*2048、4096*4096可見光CCD傳感器、寬光譜范圍（紫外線——可見光——近紅外光——3-5um中紅外光——8-14um遠(yuǎn)紅外光）焦平面陣列傳感器等。目前已有商業(yè)化產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。第二種是通用型或消費型CCD傳感器在許多方面都有較大地進(jìn)展，總的方向是提高CCD攝像機的綜合性能。

CCD傳感器具有以下優(yōu)點：高解析度、低雜訊高靈敏度、動態(tài)范圍廣、良好的線性特性曲線、大面積感光、低影像失真、體積小、重量輕、低耗電，不受磁場影響、電荷傳輸效率佳、可大批量生產(chǎn)，品質(zhì)穩(wěn)定，堅固、不易老化，使用方便及易保養(yǎng)等優(yōu)點。但隨著CCD應(yīng)用范圍的擴大，其缺點逐漸暴露：首先，CCD芯片技術(shù)工藝復(fù)雜，不能與標(biāo)準(zhǔn)的工藝兼容。其次，CCD技術(shù)芯片需要的電壓功耗大，因此CCD技術(shù)芯片價格昂貴且使用不便。

2、CMOS圖像傳感器

由于CCD工藝復(fù)雜等缺點，CMOS圖像傳感器逐漸開始發(fā)展起來。它的工作原理是：首先，外界光照射像素陣列，發(fā)生光電效應(yīng)，在像素單元內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的電荷。行選擇邏輯單元根據(jù)需要，選通相應(yīng)的行像素單元。行像素單元內(nèi)的圖像信號通過各自所在列的信號總線傳輸?shù)綄?yīng)的模擬信號處理單元以及A\D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號輸出。其中的行選擇邏輯單元可以對像素陣列逐行掃描也可隔行掃描。行選擇邏輯單元與列選擇邏輯單元配合使用可以實現(xiàn)圖像的窗口提取功能。模擬信號處理單元的主要功能是對信號進(jìn)行放大處理，并且提高信噪比。另外，為了獲得質(zhì)量合格的實用攝像頭，芯片中必須包含各種控制電路，如曝光時間控制、自動增益控制等。為了使芯片中各部分電路按規(guī)定的節(jié)拍動作，必須使用多個時序控制信號。為了便于攝像頭的應(yīng)用，還要求該芯片能輸出一些時序信號，如同步信號、行起始信號、場起始信號等。

互補金屬氧化物場效應(yīng)管即CMOS圖像傳感器，該傳感器芯片采用了CMOS工藝，可將圖像采集單元和信號處理單元集成到同一塊芯片上。由于具有上述特點，它適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，適合于要求小尺寸、低價格、攝像質(zhì)量無過高要求的應(yīng)用，如保安用小型、微型相機、手機、計算機網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)、無線手持式視頻會議系統(tǒng)、條形碼掃描器、傳真機、玩具、生物顯微鏡計數(shù)、某些車用攝像系統(tǒng)等大量商用領(lǐng)域。

選型指南視覺傳感器的選擇取決于準(zhǔn)確性、輸出、靈敏度、機器視覺系統(tǒng)的成本以及對應(yīng)用要求的充分理解。

相機是機器視覺系統(tǒng)的眼睛，而相機的心臟是圖像傳感器。CCD圖像傳感器提供很好的圖像質(zhì)量、抗噪能力和相機設(shè)計時的靈活性。盡管由于增加了外部電路使得系統(tǒng)的尺寸變大，復(fù)雜性提高，但在電路設(shè)計時可更加靈活，可以盡可能的提升CCD相機的某些特別關(guān)注的性能。CCD更適合于對相機性能要求非常高而對成本控制不太嚴(yán)格的應(yīng)用領(lǐng)域，如天文，高清晰度的醫(yī)療X光影像、和其他需要長時間曝光，對圖像噪聲要求嚴(yán)格的科學(xué)應(yīng)用。

CMOS圖像傳感器是能應(yīng)用當(dāng)代大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)工藝來生產(chǎn)的圖像傳感器，具有成品率高、集成度高、功耗小、價格低等特點。CMOS技術(shù)是世界上許多圖像傳感器半導(dǎo)體研發(fā)企業(yè)試圖用來替代CCD的技術(shù)。經(jīng)過多年的努力，作為圖像傳感器，CMOS已經(jīng)克服早期的許多缺點，發(fā)展到了在圖像品質(zhì)方面可以與CCD技術(shù)較量的水平。CMOS的水平使它們更適合應(yīng)用于要求空間小、體積小、功耗低而對圖像噪聲和質(zhì)量要求不是特別高的場合。如大部分有輔助光照明的工業(yè)檢測應(yīng)用、安防保安應(yīng)用、和大多數(shù)消費型商業(yè)數(shù)碼相機應(yīng)用。

在指定的應(yīng)用中，三個關(guān)鍵的要素決定了傳感器的選擇：動態(tài)范圍、速度和響應(yīng)度。動態(tài)范圍決定系統(tǒng)能夠抓取的圖像的質(zhì)量，也被稱作對細(xì)節(jié)的體現(xiàn)能力。傳感器的速度指的是每秒鐘傳感器能夠產(chǎn)生多少張圖像和系統(tǒng)能夠接收到的圖像的輸出量。響應(yīng)度指的是傳感器將光子轉(zhuǎn)換為電子的效率，它決定系統(tǒng)需要抓取有用的圖像的亮度水平。傳感器的技術(shù)和設(shè)計共同決定上述特征，因此系統(tǒng)開發(fā)人員在選擇傳感器時必須有自己的衡量標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)的研究這些特征，將有助于做出正確的判斷。

故障排除視覺傳感器無法識別相機故障及處理

故障原因：

(1)由于靜電、熱插拔視頻電纜等原因?qū)е孪鄼C視頻電源轉(zhuǎn)換回路故障。

(2)由于電磁干擾、噪音干擾等原因造成控制器視頻通訊芯片損壞。

現(xiàn)場采取以下抗干擾措施：

①通訊線與信號線使用屏蔽電纜，并可靠連接。

②通訊線與信號線應(yīng)與大電流動力電纜分開布線。

③產(chǎn)品應(yīng)與大功率或高頻設(shè)備隔離安裝。

④請確保輸入電源勿與大功率設(shè)備的電源共地。