智能化接触式图像传感器(CIS)在工业中的应用
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在现代化的大生产中,产品质量的检测和生产过程中的质量控制不可或缺,工业中例如印刷品质量检测、机械零件的外观检测、产品包装的外观检测等都可运用机器视觉设备。在传统的人工密集型检测行业,机器视觉系统可以替代大量的检测工人,将“人眼+简单工具”的检测模式升级为高精度快速的自动检测。那机器视觉CIS相机在工业中的应用如何呢?

机器视觉技术因其具备的高分辨力、高速度、客观性、重复性、可靠性等众多优势,逐步跻身于制造业的关键位置,推动了工业发展智能化的进程,具有较高的市场需求。

在工业领域中,国内市场机器视觉应用比重高的是电子及半导体行业,机器视觉技术目前被广泛应用于电子及半导体、锂电制造、食品包装、制药等领域。其中电子及半导体、锂电制造是当前机器视觉重要的应用领域,CIS工业相机均已导入产线使用中。在电子及半导体行业中,主要用于PCB 外观及孔洞瑕疵检测、晶圆编码及缺口检测等;在锂电制造领域中,主要用于锂电池各生产工序的检测,例如金属膜检测、涂布检测、分切检测、极耳成型、隔膜检测、模切卷绕检测、裁叠检测等。

接触式线阵相机(CIS)相机的起源来自90年代,起初用在传真机和扫描仪中,是将感光单元紧密排列,直接收集被扫描稿件反射的光线信息,从而得到图像。此后,由华菱光电总经理-泽江哲则(彼时三菱电机CIS技术项目负责人)作为学术领头人开始将CIS技术导入中国。

CIS相机由LED光源、棒状透镜、IC芯片及其电路板、保护玻璃、接口、外壳等主要部分组成。CIS的组成部分都集中于外壳内,结构紧凑,体积小、重量轻,其主要部件生产需要微制造工艺完成。当CIS工作时,LED光源阵列发出的光线直射到待扫描物体表面,从其表面反射回的光线经自聚焦棒状透镜阵列聚焦,成像在IC芯片上,被转化为电荷存储起来。扫描面不同部位的光强不同,因而不同位置传感器单元接收到的光强不一样。每个读取周期每个像素的光照时间是一致的,达到积蓄时间后,由寄存器控制模拟开关依次打开,将像素的电信号以模拟信号的形式依次输出,从而得到检测物的模拟图像信号。

作为一种新型的图像传感器,CIS与传统的图像传感器相比,有以下突出的优点:
(1)光源、传感器、透镜集成为一体,其结构、原理和光路使其具有体积小、重量轻、结构紧凑、便于安装等特点。
(2)没有灯管和光学镜头等玻璃器件,因此抗震性能好。
(3)采用的是单时钟驱动/定时逻辑,控制较简单。
(4)进入工作状态非常迅速,采用CIS的扫描仪无需预热。