传感器与检测技术第5章

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1、第五章视觉、触觉传感器第一节视觉传感器视觉传感器在机电一体化系统中的作用：①进行位置检测②进行图像识别③进行物体形状、尺寸缺陷的检测2第一节视觉传感器视觉传感器以光电变换为基础，由四部分组成：照明部：为了从被测物体得到光学信息而需要照明，是充分发挥传感器性能的重要条件。接收部：由透镜和滤光片组成，具有聚成光学图像或抽出有效信息的功能。光电转换部：将光学图像信息转换成电信号。扫描部：将二维图像的电信号转换为时间序列的一维信号。3第一节视觉传感器视觉传感器由四部分组成：照明部接收部光电转换部扫描部4第一节

2、视觉传感器视觉传感器由四部分组成：照明部接收部光电转换部扫描部将接收部分、光电变换部分、扫描部分制成一体，构成视觉传感器5第一节视觉传感器在机器人领域中，几乎都是采用工业电视摄像机作为视觉传感器。最初是用光导摄像管的摄像机。而70年代便逐渐用固体半导体摄像机所取代。固体半导体摄像机所使用的固体摄像元件为CCD(Charge-CoupledDevice的缩写，意为电荷耦合器件)，其图像信号的保存和信号读出的工作原理均与光导摄像管类似。6敞车第一节视觉传感器7罐车第一节视觉传感器8棚车第一节视觉传感器9第

3、一节视觉传感器10红外触发器（发射端，接收端）第一节视觉传感器11第一节视觉传感器12棚车车门状态检测：确定车门状态是否正常；车锁状态检测：若车门状态正常，则继续这一步的检测，寻找图象中是否存在正常状态下的闭合车锁；第一节视觉传感器13货车车门状态的检测图象分割是指：将图象中具有特殊涵义的不同区域分开来，这些区域是互不相交的，每一个区域都满足特定区域的一致性。第一节视觉传感器14第一节视觉传感器15第一节视觉传感器16一、光电式摄像机原理这种摄像机是由接收部分、光电转换部分和扫描部分组成的二维视觉传感

4、器。其光导摄像管是一种兼有光电转换功能和扫描功能的真空管17一、光电式摄像机原理18一、光电式摄像机原理光电靶面上每一个像素均可看作由电容C、光照时导电性增强的光电基元GL、不照射时也导电的暗电流基元GB等并联的电路。19一、光电式摄像机原理电子束扫描到该像素时开关S闭合，电容C在瞬间被Er充电(时间常数非常小)，扫描移到邻近像素时，S打开。20一、光电式摄像机原理当S打开时，如有光照在GL上，将产生电荷，它同C上的电荷中和一部分。21一、光电式摄像机原理下次扫描到该点时S再次闭合，已被中和了的C又被

5、充电，充电电流Ic流过RL。电压IcRL同该点受光照射的强度有关，IcRL即为图像的输出。22二、固体半导体摄像机原理它由许多光电二极管组成阵列，作为摄像机的感光部分以代替光导摄像管。固体半导体摄像机由摄像元件(CCD)、信号处理电路、驱动电路和电源组成。CCD摄像元件是一种MOS型晶体管开关集成电路23二、固体半导体摄像机原理24二、固体半导体摄像机原理其工作原理是：在电极1上加电脉冲时，电极下的电荷耗尽层扩大形成电势阱。在光照射时产生的信号电荷(电子)便储存在电势阱中。25二、固体半导体摄像机原

6、理如果在2电极上加电脉冲，1电极下的电势阱消失，信号电荷转送到2电极下所形成的电势阱中。26二、固体半导体摄像机原理二维CCD摄像元件的构成主要有隔行传送方式和帧传送方式两种27三、激光式视觉传感器原理利用激光作为定向性高密度光源的视觉传感器1.光电转换及放大元件2.高速回转多面棱镜3.激光器28三、激光式视觉传感器原理这种传感器用作激光扫描器来识别商品上面的条形码。也可用这种扫描器检测对象物品上的表面大小裂纹缺陷29四、红外图像传感器原理红外图像传感器是把波长(2～10)m的红外光图像变换成

7、如同电视图像的时序扫描信号输出的传感器。30四、红外图像传感器原理通常由红外敏感元件和电子扫描电路组成。例如，热电型红外敏感元件将被测物体发出的红外线作为热源，接收其热能后产生热电效应而变成电信号。电子扫描电路与光导摄像管的电子束扫描方式及固体半导体摄像元件的固体电子扫描方式相似。31四、红外图像传感器原理1.热电型红外光导摄像管构成原理将普通光导摄像管的靶面换为热电材料，作为红外光吸收电极132四、红外图像传感器原理1.热电型红外光导摄像管构成原理在管子的正面板上涂以锗(Ge)和氟化钙(CaF2)等

8、红外透射材料作为透射窗口233四、红外图像传感器原理1.热电型红外光导摄像管构成原理并在红外线入射靶面3上涂一层镍-铬(Ni-Cr)和黄金黑体膜用以吸收红外线34四、红外图像传感器原理1.热电型红外光导摄像管构成原理由于热电效应，经透镜成像在光导摄像管上的红外图像所产生的温度分布在靶面上感应出相应的电压分布的图像，该电压分布被电子束拾取作为时序信号读出。35四、红外图像传感器原理1.热电型红外光导摄像管构成原理由于发射红外线的被测物体的温度随时间变化，故