CCD光学自动检测仪研究.pdf

第2。卷第4期增刊 仪 器 仪 表 学 报 1999年 8月 CCD光学自动检测仪 曲兴华 贾果欣 赵美蓉 陆伯印 张素明 (天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室 天津 300072) 摘要 精密工程中，大批量规则形状的小型工件的几何尺寸的测量关系到产品质量和生产调整。目前，通用测量仪器的自动 化程度和测量速度不能满足要求。针对实际需要，我们研制了CCD光学自动检测仪，完成了从上料、检测到工件分选的全部 自动L量过程。本文论述了该仪器的光学测量原理、仪器结构原理、总体电路控制和实验及精度分析等 关健字 CCD传感器 光学检测 自动测量控制 精度实验 CCDOpticsAutomationMeasurementInstrument QuXinghua JiaGuoxin ZhaoMeirong LuBoyin ZhangChongming (StateKeyLabofPrecisionMeasuringTechnologyandInstrument,TianjinUniversity) AbstractIntheprecisionengineering,therearealotofnumbersofregularshapeworkpieces.Howtomeasure thegeometricdimensionsisrelatedtothequalityofproductsandtheadjustmentofproduction.Today,anall一 purposemeasurementinstrumentcannotbesatisfactionoftherequirementofmeasurementautomationand speed.TheCCDOpticsAutomationMeasurementInstrumentcanfinishallautomationmeasurementprocess fromprovidingworkpieces,measurementtopickingovertheworkpieces.Thepaperdiscussestheopticsmea- surementprinciple,theinstrumentstructure,automationcontrolmethod,theexperimentandtheprecisionana- lyzingoftheinstrument KeywordsCCDsensorOpticsmeasurementAutomationcontrolofmeasurementExperimentofprecision 工件被光源均匀照明后，通过光学系统成像在 CCD光敏阵列上，边缘有较明显的变化区，测量值是 图像边缘的坐标 采样时，CCD传感器扫描工件，电路 *eAne 进行信号处理并构成数据序列。数值变化较大的两段， 对应于工件边缘光强明暗突变处如图1所示。可以利 用数值最化法进行信号处理,CCD视频输出的脉冲调 图f 实测信号示意图 制信号经过低通滤波后，变成在时间上连续的模拟信 以圆形工件说明仪器测量原理，如果能在工件最 号，按照图像分辨率的要求，用采样/保持电路进行间 大直径处采样，就可以由CCD传感器分辨率和光学成 隔采样，再把它变成离散的模拟信号，由A/D转换器 像系统放大率直接计算出工件的直径。然而，并不知道 转换成数字量 工件的实际尺寸，也就无从找到这个位置，若采用多次 在仪器中，选择物镜时应综合考虑:①较大