基于线阵CCD的便携式非接触直径测量系统设计

论文摘要

近年来,随着新型光电器件的不断涌现、单片机数据处理能力的提高和生产全面质量管理的要求,非接触式智能化仪器将逐步取代传统上的机械测量仪器。本文设计了一套基于线阵CCD的便携式非接触直径测量仪器,该装置可以对φ0.5mm～φ30mm的工件进行测量,测量精度为±5μm。本文论述了CCD光电尺寸测量装置的基本原理,分析了光学系统各部分的形式,采用柯拉照明和远心光路成像,以保证成像质量和测量精度。用微分法提取被测工件的边缘信息,详细论述了信号处理电路中的各个模块的实现方法,并将微分法处理电路和单片机控制系统作为重点。同时还给出了CCD测量直径系统的控制程序流程图及部分程序。通过实验得到测量结果,对几个重要参数进行了分析,最后就影响系统测量精度的几种主要误差进行了讨论,给出消除误差的方法,以便达到更高的测量精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 基于CCD 测径仪的发展现状
• 1.3 课题的来源及意义
• 1.4 论文的主要内容
• 第二章 测量原理及总体方案
• 2.1 测量原理
• 2.2 测量方案
• 第三章 光学系统设计
• 3.1 成像系统设计
• 3.2 照明系统设计
• 第四章 CCD 基本工作原理
• 4.1 电荷存储与转换
• 4.2 电荷的注入和检测
• 4.3 CCD 的特征参数
• 4.4 CCD 图像传感器
• 第五章 信号处理电路
• 5.1 低通滤波器
• 5.2 相关双采样
• 5.3 差分放大电路
• 5.4 微分电路
• 5.5 绝对值电路
• 5.6 过零触发电路
• 第六章 数据采集系统设计
• 6.1 系统硬件设计
• 6.2 系统软件设计
• 第七章 实验结果及影响测量精度的主要因素分析
• 7.1 光学成像系统对测量精度的影响
• 7.2 被测工件的均匀性对测量精度的影响
• 7.3 杂光、光通量变化对测量精度的影响
• 7.4 误差分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献