CCD应用举例与测量及应用.ppt

CCD应用举例和测量及应用; 二值化数据采集主要适用系统：尺寸测量； 尺寸测量原理：在得到的二值化方波脉冲中填入与CCD像敏单元尺寸有关的高频时钟脉冲，并对其中的高频时钟脉冲计数，再乘以单个高频时钟脉冲对应的尺寸(脉冲当量)。;;CCD应用举例;1.焦点与焦面;光学基础知识;光学基础知识; 对整个光学系统来说，出射光瞳也是入射光瞳的像，二者对整个光学系统是共扼的。 孔径光阑的位置对整个光学系统而言， 孔径光阑位于光学系统的最前端，则孔径光阑就是入瞳； 若孔径光阑位于光学系统的最后端，则孔径光阑就是出瞳。 ;照明系统;优点：照度均匀 缺点：结构复杂;在光电检测中, 常常在生产线上对工件进行动态测量。如测量钢丝直径、玻璃管直径等。 对物体(工件)大小的测量,一般是将物体按一定倍率要求, 经光学系统成像在 CCD 的接收面上。 光信号转变成电信号后,经微机处理,可数字显示测量结果。;概念： 为了消除像平面位置的放置误差而引起的测量误差，在物镜的像方焦平面上加入一个光阑作为孔径光阑，入瞳则位于物方无穷远，称为“物方远心光路”。;在物镜L 的像方焦平面F′处设置孔径光阑, 即物镜的出瞳, 其入瞳位于物方无限远处。 物体B1B2上各点发出的光束经物镜L后, 其主光线通过光阑中心所在的像方焦点F′ , 而其物方主光线均平行于光轴。 如果物体B1B2正确地位于光电器件接受面 M1M2 相共轭的位置A1 处, 则在光电器件上像的长度为M1M2; 如果物体B1B2 沿光轴方向有所移动,不在位置A1处, 而在位置A2处时, 那么它的像面B1′ B2′ 将与光电器件接受面不重合，在光电器件上得到的是B1′ B2′ 点的投影像。 由于 B1′ B2′ 与M1M2 二者不重合, 使像点B1′ 、B2′ 在M1M2上形成弥散斑。其中心仍为M1和M2点，按此投影像读出的长度仍为M2M1。这就是说，上述物距改变并不影响测量精度。;人眼与照相机;系统组成：线阵CCD. 光学成像系统. 计算机数据采集与处理;一维尺寸的测量实例——玻璃管外径、壁厚尺寸测量仪器设计;线阵CCD非接触外径测量仪典型应用：石英玻璃管成品测量仪 ;一维尺寸的测量实例——玻璃管外径、壁厚尺寸测量仪器设计;;;CCD测出的是被测物体像的尺寸。 由于光学成像系统的横向放大倍率为β，所以被测物体的尺寸 ;玻璃管测量工作波形图;☆玻璃管能否得到均匀照明对测量结果有很大影响 ☆成像系统采用了物方远心光路 ☆照明系统需用柯拉照明与之相匹配 ☆光源为12V、100W的白炽钨丝灯，灯丝尺寸为4mm×3mm;;;;CCD应用举例和测量及应用; 振动测量与试验一直是工程技术界重视的课题，对于航空航天、动力机械、交通运输、军械兵器、能源工业、土木建筑、电子工业、环境保护等尤为重要。 用线阵CCD光电传感器对铁轨的震动进行非接触的测量方法，该方法适用于桥梁等构件振动的非接触测量。 运用光学、电子学、CCD光电传感技术与微机数据处理技术相结合，克服了接触式测量方法的缺点，同时，能进行多点振动的测量，具有造价低、灵敏度高、安全性好等优点。 ;8.2 CCD用于轨道振动的非接触测量;2012.02加拿大安大略省南部伯灵顿市一列火车脱轨;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。 ; 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;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。 ;; 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。 ;CCD的选择: TCD1500C;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; 激光衍射测量原理;单缝衍射的 特点：;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;采用线阵CCD(TCD1206)作为光电传感器;激光测径仪;8.4 线阵CCD在扫描复印中的应用;扫描仪工作原理框图;8K×3 Color CCD;2、扫描仪的性能指标 ①光学分辨率：反映扫描