¿Qué es un Sensor de Imagen?
Un sensor de imagen es un componente que convierte la información luminosa en señales eléctricas. Se utiliza en cámaras digitales y equipos fotográficos.
Existen dos tipos comunes de sensores de imagen: CCD (Charge Coupled Device) y CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
Los sensores de imagen son los “ojos” de la máquina. El número de píxeles de un sensor de imagen utilizado en una cámara se refiere al número total de sensores de imagen. Cada sensor detecta la intensidad de la luz, que se cuantifica y procesa como una señal eléctrica.
Usos de los Sensores de Imagen
Los sensores de imagen tienen una amplia aplicación en líneas de producción en serie, especialmente en sectores como automoción, alimentación, medicina, electrónica, cristales líquidos, semiconductores y productos plásticos.
Estos sensores desempeñan un papel importante al reemplazar la inspección visual realizada por los operadores humanos. Se utilizan para realizar inspecciones de presencia/ausencia, contando y verificando la presencia de componentes. También son útiles para inspecciones visuales, detectando arañazos y defectos en los productos.
Con tecnologías avanzadas de análisis de imágenes, los sensores de imagen permiten el reconocimiento óptico de caracteres (OCR) y mediciones tridimensionales. Además, se aplican en sistemas de conducción automática de vehículos, y se espera que sigan siendo componentes esenciales en el futuro.
Principio de los Sensores de Imagen
El sensor de imagen se basa en el uso de un elemento sensible a la luz, conocido como fotodiodo. Este componente semiconductor detecta la intensidad de la luz y la convierte en carga eléctrica. Cuando la luz incide en el fotodiodo, se generan electrones en proporción a la intensidad de la luz.
El principio fundamental de los sensores de imagen consiste en utilizar las propiedades del semiconductor para almacenar y cuantificar la carga de electrones. Existen diferentes tipos de dispositivos en los sensores de imagen, dependiendo de cómo se convierte la carga almacenada en el elemento sensible en una señal. Los principales dispositivos son los CCD y los CMOS.
En los CCD, la carga se convierte en una señal eléctrica mediante una vía de transferencia CCD. En cambio, los CMOS cuentan con un circuito de amplificación (amplificador) en cada fotodetector, lo que permite transferir la carga sin pasar por múltiples fotodetectores.
El CMOS ofrece ventajas como un consumo de energía más bajo y una mayor velocidad de procesamiento, ya que es impulsado por un solo dispositivo. Además, destaca por su menor costo de fabricación en comparación con los CCD, lo que ha generado un creciente interés en su utilización.
Más Información sobre los Sensores de Imagen
1. Tamaños de los Sensores de Imagen
Los sensores de imagen están disponibles en varios tamaños. La calidad de imagen suele mejorar a medida que aumenta el tamaño del sensor. La razón es que cuanto mayor es el tamaño del sensor, más luz puede captar.
El rango de luz que se puede capturar, es decir, el rango dinámico, aumenta, lo que significa que se pueden capturar imágenes con menos blancos y negros borrosos. Cuanto mayor sea el tamaño de un sensor de imagen con el mismo número de píxeles, mejor será la calidad de la imagen, ya que el área sensible a la luz por píxel (1 píxel) es mayor, lo que también tiene el efecto de reducir el ruido.
2. Papel de la Iluminación en los Sensores de Imagen
La iluminación es un dispositivo que interpola el sensor de imagen para la FA. La iluminación es necesaria para garantizar que el sensor de imagen pueda detectar de forma estable la pieza de trabajo sin verse afectado por la luz ambiental. Los tres métodos de iluminación más comunes son
Método Ortorreflectante
Este método ilumina la pieza de trabajo desde arriba en diagonal y captura la imagen reflejada en la superficie de la pieza de trabajo. Este método facilita la obtención de un contraste entre las partes planas e irregulares de una pieza de trabajo, como una placa metálica con superficies irregulares.
Método de Transmisión
Este método ilumina la pieza por la parte posterior y capta la imagen de la superficie. Los contornos de las piezas con formas complejas pueden captarse con mayor precisión.
Método de Iluminación Coaxial
Se trata de un método en el que el eje óptico de iluminación que irradia la pieza y el eje óptico de la cámara son coaxiales. Toda la pieza de trabajo puede iluminarse uniformemente y las sombras pueden reducirse al mínimo.
3. Precio del Sensor de Imagen
El precio de un sensor de imagen viene determinado por el “campo de visión” y la “precisión”.
Campo de Visión
Normalmente, cuanto mayor es el número de píxeles de un sensor de imagen, más detalles puede detectar. A mayor número de píxeles, mayor tamaño del sensor y mayor precio.
El tiempo de procesamiento también tiende a aumentar, ya que se tarda más en transferir los datos. Es importante seleccionar un sensor que se ajuste al tacto del sistema que se va a utilizar.
Precisión
Los sensores de imagen con más píxeles son más precisos. Dependiendo del objeto que se vaya a detectar, se requiere un sensor monocromo o un sensor en color, siendo las cámaras en color más caras.