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什么是工业相机?CCD和CMOS有什么区别?

来源:admin   人气:54295   更新:2021-04-29 10:28:38

工业相机又俗称摄像机,相比于传统的民用相机(摄像机)而言,它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等,市面上工业相机大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相机。

CCD和CMOS有什么区别。

CCD:

CCD使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机,并借助于计算机的处理手段,根据需要和想象来修改图像。CCD由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。

CMOS:

CMOS和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带–电) 和 P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。然而,CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。

CCD与CMOS的区别

技术的角度比较,CCD与CMOS的区别有如下四个方面的不同:

1.信息读取方式

CCD电荷耦合器存储的电荷信息,需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取,电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合,整个电路较为复杂。CMOS光电传感器经光电转换后直接产生电流(或电压)信号,信号读取十分简单。

2.速度

CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下,以行为单位一位一位地输出信息,速度较慢;而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,还能同时处理各单元的图像信息,速度比CCD电荷耦合器快很多。

3.电源及耗电量

CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电,耗电量较大;CMOS光电传感器只需使用一个电源,耗电量非常小,仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10,CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。

4.成像质量

CCD电荷耦合器制作技术起步早,技术成熟,采用PN结或二氧化硅(SiO2)隔离层隔离噪声,成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高,各光电传感元件、电路之间距离很近,相互之间的光、电、磁干扰较严重,噪声对图像质量影响很大,使CMOS光电传感器很长一段时间无法进入实用。近年,随着CMOS电路消噪技术的不断发展,为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了良好的条件。

为什么选择CCD而不是CMOS:

在工业环境下进行视觉系统的使用时,一般来说环境会比较恶略,可能周围会存在强磁场的干扰、会在温度较高的场合连续长时间工作、会对抓取的图片的有更严格的要求等等。那么CCD类型的工业相机正好能满足我们的需求。CCD对比起CMOS最大的一个特点就是CCD的成像更好,抓取下来的图片更清晰,色泽更稳定,能帮我们在后期进行图像处理分析的时候省下更多的功夫和精力。

 

总结:

综合对比下来,我们能发现以下几个特点:CCD的制造难度大,技术起步晚,目前能生产CCD的厂家只有少数几家,因此价格一直居高不下。但是CCD的优点也非常明显,传输速度快、抗干扰能力强、成像的质量更好。因此在工业生产中,我们更推荐使用CCD而不是CMOS。

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