用面阵CCD 测螺纹参数.pdf

第 23 卷第 1 期 青岛建筑工程学院学报 . 23 . 1 2002 Journal of Q ingdao Institute V o l N o of A rch itecture and Engineering 用面阵CCD 测螺纹参数 冯永慧　孙　萍 徐志伟 (青岛建筑工程学院机械工程系, 青岛 266033) 　(沂水建筑设计院, 临沂 276400) 摘　要　利用 CCD 进行尺寸测量是一种非常有效的非接触检测方法, 这种方法被广泛应用于工 件尺寸的在线检测. 笔者以面阵CCD 为传感器, 研制了一套螺纹测量装置, 实现了普通圆柱外螺 纹几何参数的自动非接触测量, 对面阵CCD 在复杂零件尺寸测量方面的应用作出了探索与尝试, 为利用CCD 对螺纹几何参数的在线测量打下了基础. 关键词　面阵CCD ; 螺纹参数; 信号处理; 非接触测量 中图分类号　 85 T G 螺母、螺栓等螺纹零件, 在日常生产生活中有着广泛的应用, 需求量大, 生产批量也大. 该类产品的传 统的抽样检测方法检测速度低, 有时会使大批合格零件报废, 造成极大的浪费, 因而要求在加工过程中对 产品实现非接触式动态测量, 以提高产品质量与劳动生产率, 降低工人劳动强度和生产成本. 笔者以面阵 CCD 为传感器, 研制了一螺纹测量装置, 实现了螺纹参数的自动非接触式测量, 对面阵 CCD 在复杂零件 尺寸测量方面的应用作出了研究, 为利用CCD 对螺纹几何参数的在线测量打下了基础. 1　测量原理 是 ( ) CCD Charge Coup led D evices 即电荷耦合器件 的简称, 它是一种新型的固体成像器件, 它的每个 光敏元感知的电信号的幅值与入射光强成线性关系. 利用这种芯片, 借助于必要的光学系统和合适的外围 驱动电路, 可以将景物图像, 经过光敏区上逐点的光电信号转换、储存和传输, 在输出端产生一时序视频信 号, 从而把一幅按空间域分布的光学图像, 变成一列包含图像信息特征的按时间域分布的离散信号电 [ 1 ] 压 . CCD 用于尺寸测量正是基于这一特征. 本实验装置的测量原理如图 1 所示. 首先, 由平行光源产生一束平 行光, 投射在待测螺纹试件上, 待测 螺纹试件经平行光照射之后, 其外 形轮廓投影在 CCD 的成像区, CCD 在驱动电路的作用下, 输出包含该 螺纹外形轮廓信息的脉冲序列. 设 计合适的信号处理电路, 将该脉冲 图 1　测量原理图 序列进行一系列处理, 得到能够为计算机接收的数据信号, 然后将该处理信号输入到计算机中, 由软件对 采集信号做进一步的处理, 即可得到螺纹的参数值. 2　系统组成 基于以上测量原理, 设计了该螺纹测量装置. 该装置是一个光、机、电、计算机技术相结合的系统, 主要 由以下几部分组成: 2 1　机械机构及光路系统 收稿日期: 2001- 11- 26 36 青 岛 建 筑 工 程 学 院 学 报 第 23 卷 实验装置的机械部分应该严格保证各光学器件、 被测试件及 CCD 成像器件的相对尺寸及相对位置关 系, 相对位置可作适当调整. 要求整个机械部分的刚性 较好, 以保证测量的精度和稳定性. 同时, 为了充分利 用现有实验条件, 并考虑到经济性, 而且在工具显微镜 上用影像法测螺纹的基本原理与本装置的测量原理近 似, 因此直接利用实验室