采用CCD图像传感器的工业内窥镜:用“原汁原味”的检测画面洞察细微缺陷
工业内窥镜是探查复杂结构内部状况的间接目视检测工具,特别是基于图像传感器成像的工业内窥镜更是在众多行业应用广泛。目前市场上同时并存采用CCD图像传感器的工业内窥镜和采用CMOS图像传感器的工业内窥镜,本文介绍它们的工作原理和各自的优缺点。
首先,我们来了解一下图像传感器的工作原理。图像传感器是一种光电转换器件,负责将感光面上的光子转换为电信号,其工作的基本单位通常称作像素单元,像素单元的光电转换要经过接收光子、激发电子(形成电荷)、经放大电路转换为电压信号等过程。
对于CCD图像传感器的每个像素单元来说,经光敏二极管激发生成的电荷通过电荷耦合方式转移后,经由统一节点完成“放大并转换为电压信号”,因此信号输出的一致性非常好;同时简洁的结构使得像素单元具有更大的感光面积,感测及识别精度高,能够捕捉到更多的光线;而且CCD图像传感器为了隔离噪声,采用了PN结或二氧化硅隔离层技术,有效避免噪声对图片质量的影响。
相比较之下,CMOS图像传感器的每个像素单元具有相对复杂的结构,每个像素单元都使用自己的信号放大器进行光电转换,信号输出的一致性较差,对于数以百万计的像素单元来说,这意味着更高的固定噪声;与此同时,复杂的像素单元结构也压缩了感光区域的表面积;而且CMOS图像传感器的各元件、电路之间距离很近,相互干扰引发的噪声会影响图片质量以及色彩还原。
基于上述差异,与CMOS图像传感器相比,CCD图像传感器具有更强的感光性、更高的信噪比和动态范围、更高解析度、更高灵敏度、以及更好的色彩准确性和更宽的色域。体现在成像质量上,CCD图像传感器的摄像头能够提供更高质量的成像:清晰、细腻、纯净、以及出色的色彩还原,特别是在低光照条件下依然可以得到同样高质量的图像。
而低光照对于工业内窥镜来说是一种常态化的工作环境!
工业内窥镜是一种可视化检测工具,检测的目的在于从处于封闭结构或组装状态的设备中查找表面缺陷或其他所需的细节,摄像头作为深入设备内部的图像采集工具,其成像清晰度直接决定内窥检测的效率以及缺陷检出率(POD)。
面对设备内部缺少环境光的现实情况,工业内窥镜只能从直径毫米级的探头前端提供照明,其效果与设备外部的明亮环境光是无法比拟的。在这种情况下,CCD图像传感器的摄像头凭借对光线的强感知力、以及在低光照条件下捕捉更多光线的能力,依然能够提供清晰且明亮的检测画面,助力用户高效地发现和识别缺陷,从而真正实现内窥检测的目的,而不会让检测流于形式。
因此,在内窥检测的应用背景下,受限于小直径探头和低照度环境的实际情况,采用CCD图像传感器的工业内窥镜具有与生俱来的优势:能够始终呈现“原汁原味”的检测图像,可以更可靠、更高效地助力用户洞察细微缺陷、排查安全隐患、准确定位故障,成为工业检测领域不可或缺的检测助手。
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