概述視覺傳感器是指利用光學元件和成像裝置獲取外部環境圖像信息的儀器。視覺傳感器是整個機器視覺系統信息的直接來源，主要由一個或者兩個圖形傳感器組成，有時還要配以光投射器及其他輔助設備。視覺傳感器的主要功能是獲取足夠的機器視覺系統要處理的最原始圖像。圖像傳感器可以使用激光掃描器、線陣和面陣CCD攝像機或者TV攝像機，也可以是最新出現的數字攝像機等。

工作原理視覺傳感器技術的實質就是圖像處理技術，通過對攝像機拍攝到的圖像進行圖像處理，來計算對象物的特征量（面積、重心、長度、位置等），并輸出數據和判斷結果的傳感器。

視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數以千計的像素。圖像的清晰和細膩程度通常用分辨率來衡量，以像素數量表示。在捕獲圖像之后，視覺傳感器將其與內存中存儲的基準圖像進行比較，以做出分析。例如，若視覺傳感器被設定為辨別正確地插有八顆螺栓的機器部件，則傳感器知道應該拒收只有七顆螺栓的部件，或者螺栓未對準的部件。此外，無論該機器部件位于視場中的哪個位置，無論該部件是否在360度范圍內旋轉，視覺傳感器都能做出判斷。

應用視覺傳感器的工業應用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。以下是一些應用范例：

在汽車組裝廠，檢驗由機器人涂抹到車門邊框的膠珠是否連續，是否有正確的寬度。

在瓶裝廠，校驗瓶蓋是否正確密封、裝灌液位是否正確，以及在封蓋之前沒有異物掉入瓶中

在包裝生產線，確保在正確的位置粘貼正確的包裝標簽

在藥品包裝生產線，檢驗阿斯匹林藥片的泡罩式包裝中是否有破損或缺失的藥片。

在金屬沖壓公司，以每分鐘逾150片的速度檢驗沖壓部件，比人工檢驗快13倍以上。

分類視覺傳感器的圖像采集單元主要由CCD/CMOS像機、光學系統、照明系統和圖像采集卡組成，將光學影像轉換成數字圖像，傳遞給圖像處理單元。通常使用的圖像傳感器件主要有CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器兩種。

1、CCD圖像傳感器

CCD即電子耦合組件（chargedcoupleddevice），它就像傳統相機的底片一樣的感光系統，是感應光線的電路裝置，可以將它想象成一顆顆微小的感應粒子，鋪滿在光學鏡頭后方，當光線與圖像從鏡頭透過、投影到CCD表面時，CCD就會產生電流，將感應到的內容轉換成數碼資料儲存在相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡內。CCD像素數目越多、單一像素尺寸越大，收集到的圖像就會越清晰。

CCD圖像傳感器由微鏡頭、濾色片、感光元件三層組成。CCD圖像傳感器的每一個感光元件由一個光電二極管和控制相鄰電荷的存儲單元組成光電管用于捕捉光子用，它將光子轉化成電子，收集到的光線越強，產生的電子數量就越多，而電子信號越強則越容易被記錄且不容易丟失，圖像細節則更加豐富。CCD傳感器是一種特殊的半導體材料，有大量獨立的感光二極管組成，一般按照矩陣形式排列，相當月傳統相機的膠卷。

CCD傳感器有兩種，第一種是特殊CCD傳感器，如紅外CCD芯片（紅外焦平面陣列器件）、高靈敏度背照式和電子轟擊式CCD、EBCCD等，另外還有大靶面如2048*2048、4096*4096可見光CCD傳感器、寬光譜范圍（紫外線——可見光——近紅外光——3-5um中紅外光——8-14um遠紅外光）焦平面陣列傳感器等。目前已有商業化產品，并廣泛應用于各個領域。第二種是通用型或消費型CCD傳感器在許多方面都有較大地進展，總的方向是提高CCD攝像機的綜合性能。

CCD傳感器具有以下優點：高解析度、低雜訊高靈敏度、動態范圍廣、良好的線性特性曲線、大面積感光、低影像失真、體積小、重量輕、低耗電，不受磁場影響、電荷傳輸效率佳、可大批量生產，品質穩定，堅固、不易老化，使用方便及易保養等優點。但隨著CCD應用范圍的擴大，其缺點逐漸暴露：首先，CCD芯片技術工藝復雜，不能與標準的工藝兼容。其次，CCD技術芯片需要的電壓功耗大，因此CCD技術芯片價格昂貴且使用不便。

2、CMOS圖像傳感器

由于CCD工藝復雜等缺點，CMOS圖像傳感器逐漸開始發展起來。它的工作原理是：首先，外界光照射像素陣列，發生光電效應，在像素單元內產生相應的電荷。行選擇邏輯單元根據需要，選通相應的行像素單元。行像素單元內的圖像信號通過各自所在列的信號總線傳輸到對應的模擬信號處理單元以及A\D轉換器，轉換成數字圖像信號輸出。其中的行選擇邏輯單元可以對像素陣列逐行掃描也可隔行掃描。行選擇邏輯單元與列選擇邏輯單元配合使用可以實現圖像的窗口提取功能。模擬信號處理單元的主要功能是對信號進行放大處理，并且提高信噪比。另外，為了獲得質量合格的實用攝像頭，芯片中必須包含各種控制電路，如曝光時間控制、自動增益控制等。為了使芯片中各部分電路按規定的節拍動作，必須使用多個時序控制信號。為了便于攝像頭的應用，還要求該芯片能輸出一些時序信號，如同步信號、行起始信號、場起始信號等。

互補金屬氧化物場效應管即CMOS圖像傳感器，該傳感器芯片采用了CMOS工藝，可將圖像采集單元和信號處理單元集成到同一塊芯片上。由于具有上述特點，它適合大規模批量生產，適合于要求小尺寸、低價格、攝像質量無過高要求的應用，如保安用小型、微型相機、手機、計算機網絡視頻會議系統、無線手持式視頻會議系統、條形碼掃描器、傳真機、玩具、生物顯微鏡計數、某些車用攝像系統等大量商用領域。

選型指南視覺傳感器的選擇取決于準確性、輸出、靈敏度、機器視覺系統的成本以及對應用要求的充分理解。

相機是機器視覺系統的眼睛，而相機的心臟是圖像傳感器。CCD圖像傳感器提供很好的圖像質量、抗噪能力和相機設計時的靈活性。盡管由于增加了外部電路使得系統的尺寸變大，復雜性提高，但在電路設計時可更加靈活，可以盡可能的提升CCD相機的某些特別關注的性能。CCD更適合于對相機性能要求非常高而對成本控制不太嚴格的應用領域，如天文，高清晰度的醫療X光影像、和其他需要長時間曝光，對圖像噪聲要求嚴格的科學應用。

CMOS圖像傳感器是能應用當代大規模半導體集成電路生產工藝來生產的圖像傳感器，具有成品率高、集成度高、功耗小、價格低等特點。CMOS技術是世界上許多圖像傳感器半導體研發企業試圖用來替代CCD的技術。經過多年的努力，作為圖像傳感器，CMOS已經克服早期的許多缺點，發展到了在圖像品質方面可以與CCD技術較量的水平。CMOS的水平使它們更適合應用于要求空間小、體積小、功耗低而對圖像噪聲和質量要求不是特別高的場合。如大部分有輔助光照明的工業檢測應用、安防保安應用、和大多數消費型商業數碼相機應用。

在指定的應用中，三個關鍵的要素決定了傳感器的選擇：動態范圍、速度和響應度。動態范圍決定系統能夠抓取的圖像的質量，也被稱作對細節的體現能力。傳感器的速度指的是每秒鐘傳感器能夠產生多少張圖像和系統能夠接收到的圖像的輸出量。響應度指的是傳感器將光子轉換為電子的效率，它決定系統需要抓取有用的圖像的亮度水平。傳感器的技術和設計共同決定上述特征，因此系統開發人員在選擇傳感器時必須有自己的衡量標準，詳細的研究這些特征，將有助于做出正確的判斷。

故障排除視覺傳感器無法識別相機故障及處理

故障原因：

(1)由于靜電、熱插拔視頻電纜等原因導致相機視頻電源轉換回路故障。

(2)由于電磁干擾、噪音干擾等原因造成控制器視頻通訊芯片損壞。

現場采取以下抗干擾措施：

①通訊線與信號線使用屏蔽電纜，并可靠連接。

②通訊線與信號線應與大電流動力電纜分開布線。

③產品應與大功率或高頻設備隔離安裝。

④請確保輸入電源勿與大功率設備的電源共地。