雷射影像式量测仪.docVIP

實驗二 雷射影像式量測儀 實驗題目 操作儀器能量測出兩側(EDG1或EDG2)的進來待測物的大小(參考附錄20頁及26頁的設定) 操作儀器能量測出孔隙的大小(以上兩題不用撰寫程式) 撰寫一程式能每秒讀取一筆資料 撰寫一程式能連續讀取資料 撰寫一程式能每按一次(Bottom 元件)就顯示一次資料 撰寫一程式能在Baud rate 4800下動作(參考講義,按下儀器上的Mode鈕,找232C的設定項) 撰寫一程式能在Baud rate 1200下動作(參考講義,按下儀器上的Mode鈕,找232C的設定項) 撰寫一程式能再量測物體尺寸不合時發出警告或不顯示(Label物件) 二、實驗目的： 本實驗介紹雷射影像式量測儀的光學架構及其量測原理，並介紹其中所使用感測元件：CCD感測器之工作原理以及其優點。實驗中我們將練習RS-232C的程式撰寫，學習如何經由RS-232C來對機器下指令，再藉由RS232傳輸線的連接，讀取資料進行分析與紀錄。 三、實驗儀器： 雷射影像式量測儀 一台 RS232 傳輸線 一條 個人電腦 一台 四、實驗原理： CCD影像感測元件 CCD(Charge-Coupled Dvice)電荷耦合元件，是一種矽基固態影像感測元件。該元件是利用半導體的技術累積成二維面形的陣列，因其乃一為具高密度像素（pixel），具有高解析度及高感度之特性的固態影像感測元件，正逐漸取代傳統攝像管，成為市場的主流。由於CCD影像感測器的諸多優良特性，使得它倍受矚目，並成為影像定量取得系統應用上必備元件。CCD電荷耦合元件可作成多種形式，依應用分為有線型（用於傳真機、影像掃描器及條碼機）與面型（用於攝錄影機、監視器、電視對講機、數位照相機及影像電話）兩種；一感光頻譜分，則有可見光，紅外光，X射線……等區別。可見光CCD影像感測元件主要優點有： 高解析度（High Resolution） 影像的大小為μm級，可偵測及識別精細物體，提高CCD攝影機影像品質。從早期一寸、1/2寸、2/3寸、到目前1/4寸，像素數目從原來25萬點增加到現在的30~40萬點。 低雜訊（Low Noise），高敏感度 CCD具有很低的讀出雜訊和暗電流雜訊（dark current noise），因此提高了訊號雜訊比（signal to noise ratio SNR）。又具高敏感度（sensitivity），很低光度的被照體也能偵測到，其訊號不會被雜訊掩蓋，使CCD攝影機的應用可從白天擴充到夜晚，較不受天候拘束。 動態範圍廣（high Dynamic Range） 可同時偵測及分辨強光與弱光，提高系統的環境使用範圍。不因環境亮度差異大而造成信號反差現象。 良好的線性特性曲線（Linearity） 入射光源強度強度和輸出訊號大小成良好的正比關係，輸出信號的大小變化能依原來物體亮度大小變化，使物體資訊不致損失，降低訊號補償處理成本。 高光子轉換效率（high Quantum Efficiency） 很微弱的入射光照射在感測器上，都能被記錄下來。如果配合影像增強管及投光器，即使在非常黑暗的夜晚且位在很遠的地方的景物仍然還可以偵測得到。 6.大面積偵測（Large Field of View） 利用半導體技術可製造大面積的CCD晶片，含有百萬像素，長寬約為兩吋，可作為大面積曝光，其應用為取代傳統底片，做為電子照相機之取像元件。 7.光譜響應廣（Broad Spectral Response） 能偵測很寬波長範圍的光，增加系統使用彈性，擴大系統應用領域。 8.低影像失真（Low Image Distortion） 使用CCD影像感測器，其影像處理不會像使用影像收集管（image pickup tube）時，有失真的情形，使原物體資訊忠實反應。 9.體積小、重量輕 CCD攝影機體積小且重量輕，可容的裝置在人造衛星及各式導航系統上。 10.電荷傳輸效率 該效率係數影響信號雜信比、解像率、故電荷傳輸效率不佳，影像將變較模糊。 11.大量生產，品質穩定，堅固，不易老化，使用方便及保養容易。 12.低耗電力，不受強電磁場影響。 2.雷射影像式量測儀的介紹 雷射影像式量測儀之測量原理與雷射掃瞄儀大致相同，都是採用可見之二極體紅光雷射來對工件做掃瞄，但是接收雷射光的感測器是由一組一維線形的CCD影像感測元件所構成，當雷射光被工件所阻擋，CCD影像感測元件便計算其遮住的陰影面積，所得便是相對之工件大小。其掃瞄頻率為760c/s