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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”的檢測畫面洞察細微缺陷

2024-12-18 21:15:05

工業(yè)內(nèi)窺鏡是探查復雜結(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，負責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雜的結(jié)構(gòu)，每個像素單元都使用自己的信號放大器進行光電轉(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)的設備中查找表面缺陷或其他所需的細節(jié)，攝像頭作為深入設備內(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微缺陷、排查安全隱患、準確定位故障，成為工業(yè)檢測領域不可或缺的檢測助手。