Qu’est-ce qu’un capteur d’images ?
Un capteur d’images est un composant qui convertit les informations lumineuses en signaux électriques.
Les capteurs d’images sont les composants CCD (dispositif à couplage de charge) et CMOS (semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire) utilisés dans les appareils photo numériques et le matériel photographique.
Les capteurs d’images sont les yeux de la machine. Le nombre de pixels d’un capteur d’images utilisé dans un appareil photo fait référence au nombre total de capteurs d’images. Chaque capteur détecte l’intensité de la lumière, qui est quantifiée et traitée sous la forme d’un signal électrique.
Utilisations des capteurs d’images
Les capteurs d’images sont principalement utilisés dans les chaînes de production de produits en série. Ils sont utiles, par exemple, dans les lignes de production de composants automobiles, de produits alimentaires et médicaux, d’appareils électroniques, de cristaux liquides, de semi-conducteurs et de produits en plastique.
Le rôle des capteurs d’images est de remplacer l’inspection visuelle par l’œil humain. Par exemple, ils sont utilisés dans les inspections de présence/absence pour compter les quantités et vérifier s’il manque des articles, et dans les inspections visuelles pour vérifier s’il y a des rayures et des défauts.
En combinaison avec une technologie avancée d’analyse d’images, ils permettent également l’identification de caractères (OCR : Optical Character Recognition) et la mesure tridimensionnelle. Les capteurs d’images sont également utilisés dans les systèmes de conduite automatique des véhicules et resteront des dispositifs essentiels à l’avenir.
Principe des capteurs d’images
L’élément sensible à la lumière (photodiode) est au cœur d’un capteur d’images. Ce semi-conducteur détecte l’intensité de la lumière et la stocke sous forme de charge électrique. Lorsque la lumière frappe la photodiode, une quantité d’électrons proportionnelle à l’intensité de la lumière est produite.
Le principe de base des capteurs d’images est d’utiliser les propriétés du semi-conducteur pour stocker les électrons et quantifier la quantité d’électrons. Dans les capteurs d’images, il existe des dispositifs basés sur différents principes, selon la manière dont les électrons stockés dans l’élément sensible à la lumière sont convertis en un signal. Les principaux dispositifs sont les CCD et les CMOS.
Dans les CCD, la charge est convertie en un signal électrique au moyen d’une voie de transfert CCD. Dans les CMOS, chaque photodétecteur possède son propre circuit d’amplification : la charge peut être transférée sans devoir passer par plusieurs photodétecteurs.
Les CMOS présentent l’avantage d’une faible consommation d’énergie et d’une grande vitesse de traitement, car ils sont pilotés par un seul dispositif. Il attire également l’attention pour ses coûts de fabrication inférieurs à ceux des CCD.
Autres informations sur les capteurs d’images
1. Tailles des capteurs d’images
Les capteurs d’images existent en plusieurs tailles. La qualité de l’image s’améliore généralement avec l’augmentation de la taille du capteur. En effet, plus le capteur est grand, plus il peut capter de lumière.
La gamme de lumière pouvant être capturée, c’est-à-dire la gamme dynamique, augmente, ce qui signifie que les images peuvent être capturées avec moins de blancs et de noirs gonflés. Plus la taille d’un capteur d’images est grande pour un même nombre de pixels, meilleure est la qualité de l’image. En effet, la surface sensible à la lumière par pixel est plus grande, ce qui a également pour effet de réduire le bruit.
2. Rôle de l’éclairage dans les capteurs d’images
L’éclairage est un dispositif qui interpole le capteur d’images pour la FA. L’éclairage est nécessaire pour que le capteur d’images puisse détecter la pièce de manière stable sans être affecté par la lumière ambiante. Les trois méthodes d’éclairage les plus courantes sont les suivantes :
Méthode orthoréflective
Cette méthode consiste à éclairer la pièce en diagonale et à capturer l’image réfléchie sur la surface de la pièce. Cette méthode permet d’obtenir plus facilement un contraste entre les parties planes et irrégulières d’une pièce, telle qu’une plaque métallique aux surfaces irrégulières.
Méthode par transmission
Cette méthode permet d’éclairer la pièce par l’arrière et de capturer l’image à partir de la surface. Les contours des pièces de forme complexe peuvent être imagés avec plus de précision.
Méthode d’éclairage coaxial
Il s’agit d’une méthode dans laquelle l’axe optique de l’éclairage irradiant la pièce et l’axe optique de la caméra sont coaxiaux. L’ensemble de la pièce peut être éclairé de manière uniforme et les ombres peuvent être minimisées.
3. Prix du capteur d’images
Le prix d’un capteur d’images est déterminé par le champ de vision et la précision.
Champ de vision
En règle générale, plus le nombre de pixels d’un capteur d’images est élevé, plus il peut détecter de détails. Plus le nombre de pixels est élevé, plus la taille du capteur est importante et plus son prix est élevé.
Le temps de traitement tend également à augmenter car le transfert des données prend plus de temps. Il est important de choisir un capteur qui corresponde au tact du système utilisé.
Précision
Les capteurs d’images à plus grand nombre de pixels sont plus précis. En fonction de l’objet à détecter, un capteur monochrome ou un capteur couleur est nécessaire, les caméras couleur étant plus chères.