光电仪器设计技术.pdf

目录 第一章 绪论2 §1.1 前言2 §1.2 基于CCD 测径仪的发展现状2 第二章 测量原理及总体方案3 §2.1 利用补偿法测量细铜丝直径……………3 §2.2 利用光学衍射法测量细铜丝直径……………4 §2.3 线阵CCD 测量直径系统测细铜丝直径………5 §2.4 设计方案的论证与选择采用……………6 第三章 信号处理电路7 §3.1 低通滤波器8 §3.2 相关双采样9 §3.3 差分放大电路11 §3.4 微分电路13 §3.5 绝对值电路14 §3.6 过零触发电路15 第四章 实验结果及影响测量精度的主要因素分析16 §4.1 信号处理电路对测量精度的影响16 §4.2 被测工件的均匀性对测量精度的影响16 §4.3 误差分析17 结论,,,,18 参考文献19 1 第一章 绪论 §1.1 前言 对各种细丝直径的测量常常关系到工业产品的级别，如钟表中的游丝、光导纤维、 化学纤维、各种细线、电阻丝、集成电路引线以及种类仪器、标尺的刻线等。传统的 测量方法多数为接触法，其它的有电阻法、称重法。也有采用光学方法的，如光学显 微镜法、干涉法、扫描法、投影放大法、比较法等。然而，大多检测方法检测速度低， 生产效率低，劳动强度大，远远跟不上目前自动化生产的需要。尤其在全面质量管理 过程中，更需要先进的、智能的检测手段。目前，国内外常采用激光扫描光电线径测 量，但是这种方法受电机的温度及振动的影响，扫描恒速度的限制，会产生高温使其 降低寿命。基于线阵CCD 便携式非接触直径测量仪器正是适应当前社会自动化生产的 急需而设计的，该测径仪是一种光、机、电一体化的产品。尤其适用于电缆、电线、 玻璃管、轴类零件的外径测量，对保证产品质量，降低原材料消耗，降低生产成本， 提高劳动生产率有着重大的经济效益和社会意义。 §1.2 基于CCD 测径仪的发展现状 §1.2.1 国外发展现状 社会的进步重要体现就是科技的进步，科技进步主要体现使用劳动工具的进步。 从 18 世纪工业革命以来，科学技术以前所未有的速度在突飞猛进的发展，特别是近 50 年来，随着现代化生产和加工技术的发展，对于加工零件的检测速度与精度有了更 高的要求，向着高速度、高精度、非接触和在线检测方向发展。为此，工业发达国家 对于检测仪器与设备速度与精度一直作为检测仪器的主要指标。测径仪特别适用于电 缆、电线的在线自动检测，对保证产品的质量，降低原材料消耗，降低生产成本，提 高劳动生产率有着十分重要的意义，所以各国政府都很重视对测径仪的研究。英国 Beta AS3 系列全新的激光测径仪：LD1040-S(单向直径测量仪)、LD1040XY-S(双向直 径测量仪)，精度：0.1 μm，测量范围最广，单向测径仪最大可测直径达330.3mm，双 向测径仪最大可测直径值达100mm，测量精度最高，最高测量精度可达0.1 μm，是目 前同类产品中的最高的测量精度。日本生产的LS-7000 系列高速、高精度 CCD 测量 仪器，如：LS-7030M （配备测量摄影机）测量范围：0.3mm～30mm，测量精度：±2 μ m，重复性精度：±1.5 μm。LS-7010M （配备测量摄影机）测量范围：0.04mm～6mm， 测量精度：±0.5 μm。 2 §1.2.2 国内发展现状 国内生产的测径仪测量精度没有国外的精确，河北省激光研究所光电检测控制室生产 的JCJ-1 激光测径仪，是专为玻璃管生产线上玻璃管外径的测量、控制、分选而设计 的集激光、精密机械、计算机于一体的智能化精密仪器。通过激光光束高速（200 次/ 秒）扫描被测玻璃管，计算机实时采样处理，实现玻璃管直径在线非接触检测、控制， 测量范围：0.5mm～60mm，测量精度：±0.01mm。广州一思通电子仪器厂生产的ETD-05 系列激光测径仪，测量范围：0.