駱丁菱 貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

圖像傳感器在生產(chǎn)線中的應(yīng)用

駱丁菱 貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

伴隨著制造業(yè)的進(jìn)一步升級(jí)發(fā)展，在生產(chǎn)線中采用一些傳感器及其原理可以提升工業(yè)生產(chǎn)中的質(zhì)量控制，如產(chǎn)品監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)線控制，從而達(dá)到自動(dòng)化生產(chǎn)目標(biāo)?，F(xiàn)代化的產(chǎn)品生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中利用感光器件的主要應(yīng)用路徑是利用工業(yè)攝像機(jī)達(dá)到監(jiān)測(cè)功能實(shí)踐。下面就以感光器件中的圖像傳感器為主題探討在工業(yè)生產(chǎn)線中對(duì)它的應(yīng)用問(wèn)題。

圖像傳感器 生產(chǎn)線 應(yīng)用

近年來(lái)美、德、法分別提出了制造業(yè)的升級(jí)優(yōu)化戰(zhàn)略，包括工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等；我國(guó)在這股制造業(yè)發(fā)展新潮流中也開(kāi)展了諸多基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的新戰(zhàn)略，構(gòu)建了產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型、全球電力工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展計(jì)劃，尤其是在“一帶一路”的發(fā)展勢(shì)頭越來(lái)越好的情況下，我國(guó)實(shí)施進(jìn)一步制造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型有了更好的技術(shù)支持，并且為其基于產(chǎn)品的生產(chǎn)到銷(xiāo)售建立了全程的產(chǎn)業(yè)鏈。從其前景觀察生產(chǎn)線的進(jìn)一步智能化將會(huì)成為工業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢(shì)。以下就以此為背景對(duì)主題展開(kāi)具體討論。

1 圖像傳感器

圖像傳感器于1969年由貝爾發(fā)明，目前的感光器件中的圖像傳感器多作為工業(yè)攝像機(jī)的核心組成部分而得到應(yīng)用。從類(lèi)型分析，圖像傳感器有兩種，分別是CMOS、CCD。從原理方面分析，圖像傳感器主要是在高感光度半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)上，能夠?qū)⒐饩€照射下的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而完成光-電-圖像的轉(zhuǎn)換，其過(guò)程主要可完成高效化的信息存儲(chǔ)、編輯、傳送、接收。

2 圖像傳感器在生產(chǎn)線中的應(yīng)用

以CCD圖像傳感器為例，我國(guó)的研發(fā)較為穩(wěn)定，從第一代到第二代發(fā)展時(shí)間短、速度快，而且在成果轉(zhuǎn)化率方面相對(duì)成熟，已經(jīng)接近世界發(fā)達(dá)國(guó)家水平。從特征方面分析，由于CCD工藝相對(duì)特殊，因而能夠在低照度、信噪比、通透感、色彩還原各功能中體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。從應(yīng)用方面觀察，我國(guó)已經(jīng)在交通、醫(yī)療等高端領(lǐng)域?qū)嵤┝舜笠?guī)模、較大范圍的應(yīng)用；伴隨著制造業(yè)向自動(dòng)化、智能化、一體化方向的快速發(fā)展，目前借助互聯(lián)網(wǎng)+的思維一些企業(yè)也初步實(shí)現(xiàn)了基于圖像傳感器的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)與生產(chǎn)應(yīng)用，其效果相對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)線效果更佳，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的控制、生產(chǎn)流程的嚴(yán)格監(jiān)測(cè)具有一定的促進(jìn)作用。

2.1 生產(chǎn)流程中的對(duì)應(yīng)設(shè)置應(yīng)用

目前在工業(yè)生產(chǎn)線中應(yīng)用圖像傳感器，其實(shí)質(zhì)要求與生產(chǎn)流程相對(duì)應(yīng)，使生產(chǎn)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)得到具體的生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。比如，以汽車(chē)零配件生產(chǎn)為例，就需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具制作、材料制作、生產(chǎn)加工、流水線轉(zhuǎn)運(yùn)、質(zhì)量檢測(cè)、包裝各個(gè)環(huán)節(jié)安裝與之匹配的工業(yè)攝像機(jī)，并利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電腦設(shè)計(jì)平臺(tái)、數(shù)控機(jī)、流水線各環(huán)節(jié)之間的信息聯(lián)網(wǎng)，并在聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)中開(kāi)發(fā)一個(gè)與生產(chǎn)汽車(chē)配件工藝相匹配的控制系統(tǒng)。生產(chǎn)線自動(dòng)化中應(yīng)用圖像傳感器通常會(huì)選擇與生產(chǎn)線相匹配的傳感器，先將產(chǎn)品的圖像、數(shù)據(jù)、參數(shù)進(jìn)行前期設(shè)置，并將圖像傳感器對(duì)應(yīng)的匹配到生產(chǎn)線之中，使生產(chǎn)線中的每一個(gè)開(kāi)關(guān)、質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)能夠得到圖像傳感器方面的監(jiān)測(cè)；而這牽涉到對(duì)于產(chǎn)品屬性及相關(guān)要素的分析，以及對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)置。比如，具體到實(shí)踐操作中即要求將產(chǎn)品在生產(chǎn)線中的生產(chǎn)實(shí)踐各環(huán)節(jié)中的光信號(hào)通過(guò)攝像機(jī)轉(zhuǎn)換為圖像傳感器中的圖像進(jìn)行與對(duì)應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)匹配的圖像識(shí)別，從而以參數(shù)匹配達(dá)到對(duì)產(chǎn)品的監(jiān)測(cè)。而生產(chǎn)線中的整體化應(yīng)用則主要集中體現(xiàn)在各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置的圖像傳感器之間的信息共享，即令每個(gè)環(huán)節(jié)的圖像傳感器得到了圖像既能夠?qū)嵤﹩为?dú)的監(jiān)測(cè)，也能夠使其合并在整體的產(chǎn)品成品方面，實(shí)現(xiàn)對(duì)整體產(chǎn)品的有效監(jiān)測(cè)。

2.2 循序漸進(jìn)原則下的應(yīng)用實(shí)踐

由于光電傳感器在生產(chǎn)線中的應(yīng)用較多，圖像傳感器相對(duì)偏少。因而目前制造業(yè)生產(chǎn)線中應(yīng)用圖像傳感器處于嘗試階段，所以實(shí)踐應(yīng)用中必要先將人機(jī)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)施人為管理操作下的圖像傳感器應(yīng)用，即對(duì)于設(shè)置在生產(chǎn)線各流程之中的圖像傳感器必要進(jìn)行人為監(jiān)測(cè)，經(jīng)過(guò)試行階段后可以再嘗試進(jìn)一步的全面推廣應(yīng)用，從而在循序漸進(jìn)原則之下逐步實(shí)現(xiàn)圖像傳感器在生產(chǎn)線中的全面應(yīng)用。比如，以汽車(chē)配件生產(chǎn)線為例，先可以嘗試在一些基礎(chǔ)和零件生產(chǎn)中小范圍應(yīng)用，并借助應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步擴(kuò)大對(duì)其它零部件方面的監(jiān)測(cè)應(yīng)用。根據(jù)目前現(xiàn)狀建議在應(yīng)用的初期增加技術(shù)投入力度，并設(shè)置專(zhuān)門(mén)的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)研發(fā)，提高技術(shù)創(chuàng)新能力，推進(jìn)生產(chǎn)線全面智能化發(fā)展。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)在圖像傳感器的研發(fā)方面雖然比較早，但在自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用比發(fā)達(dá)國(guó)家較晚，尤其是應(yīng)用技術(shù)相對(duì)欠缺，因此從一般的生產(chǎn)線應(yīng)用效果分析還處于初步發(fā)展階段。因此建議在新時(shí)期面對(duì)制造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)的機(jī)會(huì)，必要借助企業(yè)合用、技術(shù)研發(fā)投入與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)多個(gè)路向?yàn)槠溥M(jìn)一步的發(fā)展提供保駕護(hù)航的作用。尤其是應(yīng)該在自動(dòng)生產(chǎn)安裝、調(diào)試方面增加一些資金投入，提高圖像傳感器在生產(chǎn)線中的應(yīng)用自動(dòng)化水平，為其生產(chǎn)的全面智能一體化奠定基礎(chǔ)。

[1]熊平.CCD與CMOS圖像傳感器特點(diǎn)比較[J].半導(dǎo)體光電,2014(1)

[2]董建婷,楊小樂(lè),董杰等.面陣CMOS圖像傳感器性能測(cè)試及圖像處理[J].紅外與激光工程,2013(12)