8第八章CCD应用举例讲解.ppt

光学分辨率: 应用参考值: 文字识别: 300ppi 图片(5寸): 150-200ppi A4幅面: 300-600ppi 扫描宽度 = 8.0 具有 8000 点元素的 CCD Lens 扫描仪之光学分辨率= 扫描仪采用的 CCD 点数 扫描仪的最大扫描宽度 ( 英寸 ) 8000 pixels 8.0 = 1000 ppi ☆数码相机与扫描仪的区别 扫描仪只把照片转换为计算机能处理的图象 ①必须是表面极为平滑的物体(对物体表面有要求) ②必须扫描静止的照片，照相机能捕捉到运动物体 ☆数码相机与数码摄像机的区别 数码相机捕捉景物的瞬间活动—生成数码图片影像 数码摄像机捕捉景物的连续活动—生成数码视频影像 ☆数码相机的性能指标 由四个主要部件决定：成像物镜、CCD、A/D、存储器 本章小结 照明方式有哪两种？定义，优缺点 什么是物方远心光路，优点 CCD用于玻璃管外径及壁厚的测量过程中，给出检测电路工作波形，描述检测过程，测外径、壁厚的公式 CCD检测轨道振动的原理，测试目标图样，U0波形的意义 扫描仪性能指标，光学分辨率 数码相机的结构、性能参数 芯片分辨率与拍摄分辨率的关系 数码相机与传统相机相比的优点 * 2012.02加拿大安大略省南部伯灵顿市一列火车脱轨 2014.04黑河开往哈尔滨的K7034次旅客列车脱轨 2010.05上海南开往桂林的K859次列车在江西境内发生脱轨 2013.07西班牙首都马德里开往加利西亚自治区的客车脱轨 火车轨道 工作原理 图示为采用线阵CCD测量铁轨振动的原理图。将粘贴在铁轨外侧的黑底白条图案经光学成像物镜成像到线阵CCD的光敏面上，线阵CCD的输出端将得到如图所示的输出信号U0。 黑底白条图案 线阵CCD输出的U0信号经二值化电路处理后得到图所示的二值化方波脉冲，脉冲的前沿对应于黑白边N1，而后沿对应于白黑边N2。任一时刻白条中心值N应为 设轨道在没有受到机车的冲击时的初始(t＝0时)位置为N(t)=N(0)，当轨道受激振动时（t≥0），轨道上的白条图像在线阵CCD的像敏单元阵列上做上、下的振动。线阵CCD不断地输出白条像在像面上不同位置的视频信号U0。经二值化处理电路得到每个积分时间内的二值化方波，经数据采集电路得到轨道位置N(t)值。 式中，l为CCD两相邻像元的中心距； β 为光学成像系统的横向放大倍率。 从而得到时间位移量S(t)与测量值N1 (t)与N2 (t)的关系 利用上式可以得到铁轨在垂直方向上振动的位移S(t)曲线。 N(t)值与轨道的时间位移量S(t)的关系为 β可以通过已知的白条宽度W随时进行标定 检测原理 CCD的位置检测 为标定和检验轨道振动的测量仪器，将黑白条标志贴在标准的液压振动台上。该振动台可以产生已知振幅和频率的正弦波震动。 图12-35所示为轨道振动测量仪对标准振动台进行实测所得到的实测振动波形。根据实测数据分析，该仪器的振幅测量范围为0.1~200mm，测量精度优于0.lmm。 CCD的选择: TCD1500C 5340像元 7*7um 测试系统组成 检测原理： 铁轨外侧贴黑底白条，经光学系统成像（透镜部分）到CCD光敏元上，振动改变白条在CCD的像移动， 关系式： S=(N-N0)?L/β 其中：S为轨道位移，β为光学系统放大系数，N为白条像中心对应的值 8.3 CCD高精度细丝直径测量系统 氦氖激光器射出的激光束入射到被测细丝上，在距细丝一定距离处产生衍射图样，CCD接收衍射条纹，产生与之相应的输出信号，经低通滤波放大，再经A/D变换后送入计算机进行计算和处理。 激光衍射测量原理 衍射/绕射:波能够绕过障碍物而 弯曲地向它后面传播的现象， 称为波的衍射现象 波: 声、光、电磁、机械波 障碍物：大小、形状对现象均有 影响 现象：与波的波长、障碍物的大 小、光源/观察的位置有关 衍射测量的特点： 全场，非接触，稳定性好，自动化程度高，精度高 单缝衍射的 特点： 1）中央明纹最亮、最宽，它 的宽度为其他各级明纹宽度 的两倍 2）次级明纹的光强随级次的 增加而逐渐减小 3）若光程差不等于 λ/2 的 整数倍，亮度介于最明与最 暗之间。 4）条纹的方向平行于缝的方 向 5）暗条纹β=kπ 即 b sin θ = k λ 式中： d为被测丝径， k为暗条纹级数， λ为激光波长632.8nm θ为被测细丝到第k级暗条纹的连线与光线主轴的夹角 根据夫琅禾费衍射公式，可得 细丝激光衍射原理 L为被测细丝到CCD图像传感器的距离 Xk为第k级暗条纹到中央亮条纹中心的距离 采用线阵CCD(TCD1206)作为光电传感器