CCD非接触几何量测量系统的设计与实现

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摘要：电荷藕合器件(CCD)是一种半导体成像器件。这种器件借助于必要的光学系统和适
合的驱动电路，可以将景物的图像以光电信号形式转移、存储、传输和处理。近二十年
$ x+ ~2 Y& a- X来，CCD 技术已经广泛应用于军用和民用各个领域，尤其是随着工业自动化程度的提
: l# |' x0 o3 j; x% [- x" ?本文结合光学技术、信号处理技术，研究和设计了一种精密的光电尺寸几何量测量
$ B( d8 t. p# B' _6 v系统。光源采用高强度窄波谱LED，经特殊的光学结构形成均匀的平行光。同时采用高
$ T" d. k, b8 l* K( l+ g* H/ a/ l分辨率线阵CCD传感器及细分技术，结合数字信号处理技术，实现了稳定的微米级尺
% O3 c. Y( d, z- \) u0 w- N寸几何量测量。采用cpld(复杂可编程逻辑器件)设计了CCD时序驱动电路，使整个
驱动电路体积小，缩短了设计周期，可随时修改设计，提高了电路的可靠性和灵活性。
利用差分放大电路、二阶巴特沃思低通滤波电路、同相比例放大电路设计了视频信号预
处理电路，实现了对原始信号的初级捕捉、滤波和视频放大等调理。选用 TLCS510、
CY7C199、74FS79、PDIUSBD12等芯片设计了数据采集系统，实现了对视频信号的采
. W- _' e( W% t2 ]样、存储和传输。数据处理采用平滑处理的复合算法及数字图像边缘检测技术来提高测
- v3 a8 _! I) q高以及工业现场的需要，在检测和监控方面的应用也越来越普及。量精度。
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* K8 m' B1 v' m% X关键词:线阵 CCD;非接触测量;视频信号;数据处理
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随着科研和生产的迅速发展，对透明或不透明的棒件、管件以及线件等工件的直径
尺寸实现快速、高精度、非接触、操作方便和稳定可靠的检测是非常必要的，例如对电
7 y2 E  T/ n7 L/ N1 K% x9 \缆、电线、钢丝、裸铜线、轧钢、纤维、橡胶、小钻头、灯丝的生产加工和测量。这些
8 q/ D, W, K/ ?* b  d% u线材和棒料往往都是在自动化生产线上加工的，加工速度快，生产效率高，其加工水平
# o$ V! ?0 Q; x1 I, h$ S的提高往往是与测量技术的不断提高密切相连的，可以说产品质量在很大程度上是由监
/ H0 S' Q+ C; }+ k# E测仪器的精度所决定的。应用传统的接触测量，由于接触力的作用，测量精度较低，而
7 V- I4 z8 [- M1 f7 k且无法实现动态测量;应用普通光学测量，测量时间较长，而且无法实现在线测量。
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电荷藕合器件(CCD)是一种半导体成像器件