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(gè)機(jī)器視覺系統(tǒng)信息的直接來源，主要由一個(gè)或者兩個(gè)圖形傳感器組成，有時(shí)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(jī)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(jī)或者TV攝像機(jī)，也可以是最新出現(xiàn)的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。

工作原理視覺傳感器技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是圖像處理技術(shù)，通過對(duì)攝像機(jī)拍攝到的圖像進(jìn)行圖像處理，來計(jì)算對(duì)象物的特征量（面積、重心、長(zhǎng)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(jì)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?cái)?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(chǔ)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(jī)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(duì)準(zhǔn)的部件。此外，無論該機(jī)器部件位于視場(chǎng)中的哪個(gè)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(yàn)、計(jì)量、測(cè)量、定向、瑕疵檢測(cè)和分撿。以下是一些應(yīng)用范例：

在汽車組裝廠，檢驗(yàn)由機(jī)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(yàn)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(yàn)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?zèng)_壓公司，以每分鐘逾150片的速度檢驗(yàn)沖壓部件，比人工檢驗(yàn)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(jī)、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(jī)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(shí)，CCD就會(huì)產(chǎn)生電流，將感應(yīng)到的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)碼資料儲(chǔ)存在相機(jī)內(nèi)部的閃速存儲(chǔ)器或內(nèi)置硬盤卡內(nèi)。CCD像素?cái)?shù)目越多、單一像素尺寸越大，收集到的圖像就會(huì)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(gè)感光元件由一個(gè)光電二極管和控制相鄰電荷的存儲(chǔ)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(qiáng)，產(chǎn)生的電子數(shù)量就越多，而電子信號(hào)越強(qiáng)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(dú)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(jī)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(gè)領(lǐng)域。第二種是通用型或消費(fèi)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(jī)的綜合性能。

CCD傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：高解析度、低雜訊高靈敏度、動(dòng)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(chǎng)影響、電荷傳輸效率佳、可大批量生產(chǎn)，品質(zhì)穩(wěn)定，堅(jiān)固、不易老化，使用方便及易保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但隨著CCD應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，其缺點(diǎn)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(jià)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(diǎn)，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(hào)通過各自所在列的信號(hào)總線傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的模擬信號(hào)處理單元以及A\D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號(hào)輸出。其中的行選擇邏輯單元可以對(duì)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(shí)現(xiàn)圖像的窗口提取功能。模擬信號(hào)處理單元的主要功能是對(duì)信號(hào)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(shí)用攝像頭，芯片中必須包含各種控制電路，如曝光時(shí)間控制、自動(dòng)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(dòng)作，必須使用多個(gè)時(shí)序控制信號(hào)。為了便于攝像頭的應(yīng)用，還要求該芯片能輸出一些時(shí)序信號(hào)，如同步信號(hào)、行起始信號(hào)、場(chǎng)起始信號(hào)等。

互補(bǔ)金屬氧化物場(chǎng)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(hào)處理單元集成到同一塊芯片上。由于具有上述特點(diǎn)，它適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，適合于要求小尺寸、低價(jià)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(jī)、手機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)、無線手持式視頻會(huì)議系統(tǒng)、條形碼掃描器、傳真機(jī)、玩具、生物顯微鏡計(jì)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(jī)器視覺系統(tǒng)的成本以及對(duì)應(yīng)用要求的充分理解。

相機(jī)是機(jī)器視覺系統(tǒng)的眼睛，而相機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)可更加靈活，可以盡可能的提升CCD相機(jī)的某些特別關(guān)注的性能。CCD更適合于對(duì)相機(jī)性能要求非常高而對(duì)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(zhǎng)時(shí)間曝光，對(duì)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(jià)格低等特點(diǎn)。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(diǎn)，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(duì)圖像噪聲和質(zhì)量要求不是特別高的場(chǎng)合。如大部分有輔助光照明的工業(yè)檢測(cè)應(yīng)用、安防保安應(yīng)用、和大多數(shù)消費(fèi)型商業(yè)數(shù)碼相機(jī)應(yīng)用。

在指定的應(yīng)用中，三個(gè)關(guān)鍵的要素決定了傳感器的選擇：動(dòng)態(tài)范圍、速度和響應(yīng)度。動(dòng)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(duì)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?gòu)垐D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(jì)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(shí)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(shí)別相機(jī)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(jī)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(chǎng)采取以下抗干擾措施：

①通訊線與信號(hào)線使用屏蔽電纜，并可靠連接。

②通訊線與信號(hào)線應(yīng)與大電流動(dòng)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(qǐng)確保輸入電源勿與大功率設(shè)備的電源共地。