CCD显微检测系统误差分析及补偿

论文摘要

本论文在精密零件显微检测系统研究的基础上,详细阐述了CCD显微测量系统中关键技术研究。一是CCD检测系统的误差引起因素。一是不同视场测量的误差补偿问题。一是照明系统的研究问题。CCD检测系统要解决以下几个关键问题:图像畸变的校正,合适的光源建立的问题,误差分析问题。这几个问题的解决对CCD检测系统的质量具有重要意义。针对CCD检测系统的误差引起因素问题,讨论和分析了CCD检测系统的误差因素,并对CCD安装不准的因素进行了具体的分析,建立了数学模型,估计了此因素引起的相对误差,得出了像面的微小的偏转带来的误差是可以忽略的,不必进行补偿的结论。针对不同视场测量的误差补偿问题做了深入的研究。分析了引起这种误差的可能因素,并提出需进行图像校正。说明了图像校正的原理,提出了一种基于直线的图像校正方案,并在VC++6.0上实现了校正算法。通过实验证明,本系统在原系统基础上普通微小尺寸在视场的不同位置测量重复精度提高到±0.2μm,有效的进行了误差补偿。对于照明系统的问题,讨论了照明系统的组成,研究了适用于图像检测的反射照明系统并提出了相应设计原理,设计了驱动电路和光源,建立了合适的反射照明系统。在反射照明系统下测量细径的重复精度提高到了±0.15μm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 CCD 显微检测系统的发展状况
• 1.2.2 图像畸变校正的发展状况
• 1.2.3 照明系统的发展状况
• 1.3 研究工作的基础
• 1.3.1 原系统的组成
• 1.3.2 原系统的剖析
• 1.4 课题的来源及目的
• 1.5 课题的主要研究内容
• 第2章 系统误差分析
• 2.1 机械误差
• 2.2 安装误差
• 2.3 电学误差
• 2.4 光学误差
• 2.4.1 照明系统带来的误差
• 2.4.2 成像系统带来的误差
• 2.5 软件误差
• 2.6 本章小结
• 第3章 视场不同位置测量的误差补偿
• 3.1 问题的提出
• 3.2 照度不均匀和光强的影响
• 3.3 CCD 安装的影响
• 3.3.1 成像清晰的判断
• 3.3.2 数学模型的建立
• 3.3.3 安装误差的分析
• 3.4 物镜像差的影响
• 3.4.1 图像校正的原理
• 3.4.2 误差补偿的方案
• 3.5 畸变校正的实现
• 3.6 校正实验
• 3.7 本章小结
• 第4章 CCD 测量照明系统的研究
• 4.1 照明光源和照明方式
• 4.1.1 常见光源
• 4.1.2 照明方式
• 4.1.3 光源分析
• 4.1.4 光源初选
• 4.2 照明系统的设计原则
• 4.3 透射光源的分析
• 4.4 反射光源的分析
• 4.5 反射光源下测量的实验分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢