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机器视觉传感器合理选择

发表时间：2016-12-28 23:41:44 浏览次数：1685

机器视觉相机本身是一个复杂的系统：信号处理器、通讯接口、镜头，以及最重要的部分——把光子转换成电子的元件：视觉图像传感器。镜头和其它的部件一起配合来支持相机的功能，传感器最终决定相机的最高性能。

CMOS和CCD传感器有其优势和不足之处，最终用户关心是其在应用中的表现。三个重要因素决定了视觉传感器的选择：动态范围、速度和响应度。动态范围决定系统能够抓取的图像的质量，也被称作对细节的体现能力。传感器的速度指的是每秒钟传感器能够获取多少张图像和系统能够接收到的图像的输出量。传感器将光子转换为电子的效率决定响应度。传感器的技术和设计共同决定上述特征，因此系统开发人员在选择传感器时必须有自己的衡量标准，仔细的研究这些特征，将有助于给予正确的判断。

什么是动态范围，最容易使人疑惑和误解的地方是传感器的动态范围，这是因为机器视觉系统是数字的。图像的动态范围包括两部分：一是传感器能够工作的曝光范围（亮度的倍数）；其次是传感器能够数字化像素信号的电平的数量，用位数表示。

动态范围表示传感器能够正常工作的亮度水平。当光子撞击图像传感器的活动像素区域时产生电子，传感器将其捕获并存储起来以备系统读取。撞击活动区域的光子数越多，产生的电子数就越多，在读取的间隔中，该过程持续的时间越长，被存储的电子就越多。决定传感器曝光动态范围的参数之一就是填充存储阱的曝光。制造传感器的半导体加工工艺和电路设计共同决定阱的容量或深度。

机器视觉传感器的曝光动态范围是由其物理和电路设计所决定的功能，而数字动态范围只是由电路设计所决定的功能。图像传感器的数字动态范围只是说明它能够提供给视觉系统的明显的曝光值。8位的传感器有256个灰度级，10位的有1024个，以此类推。在实践中，传感器需要设计成等量信号度与暗电流噪音水平等值，并有足够信号步进度达到饱和的曝光信号水平。

机器视觉传感器所产生的图像质量，由传感器的动态范围决定。位数越高，系统能够分辨的图像的细节就越细微。对更低的暗电流噪音和高精度的需求的日益提高。不是所有的应用都需要精细的图像。因此，设计师们设计了不同动态范围的传感器供选择。例如，邮包分拣或电子生产检查，8位的动态范围就可以有效地工作。但是，医疗和空中侦察就需要14位的动态范围。

充分理解应用机器视觉传感器动态范围、速度和响应度的需求。需求决定哪些性能是在可接受的范围之内，最终决定系统的其它部件的要求。