光电细丝直径测量

西安工业大学北方信息工程学院课程设计(论文)

题目：细丝直径测试仪

系别：光电信息系

专业：测控技术与仪器

班级：B110102

学生：董博

学号：B11010203

任课教师：吴玲玲

2014年10月

目录

1绪论 (6)

1.1前言 (6)

1.2基于CCD测径仪的发展现状国外发展现状 (6)

1.3 国内发展现状 (7)

1.4论文的主要内容 (8)

2测量原理和方案论证 (8)

2.1利用衍射法测量细铜丝直径 (8)

2.2利用分光法测量细铜丝直径 (9)

2.3线阵CCD测量直径系统测细铜丝直径 (10)

2.4 成像系统 (13)

2.5设计方案的论证与选择采用 (14)

3 系统设计 (15)

3.1整体系统设计 (15)

3.2光学系统设计 (16)

3.2.1光源 (16)

3.2.2光源照明 (16)

3.2.3成像光学系统 (16)

3.3机械系统设计 (16)

3.3.1机械设计的原理和要求 (16)

3.3.2机械设计的保险装置 (16)

3.2.3机械设计的稳定性 (16)

3.4电路系统设计 (16)

3.4.1低通滤波器 (16)

3.4.2相关双采样 (16)

3.4.3差分放大电路 (16)

3.5数字图像处理及报警系统设计 (16)

3.5.1系统组成 (16)

3.5.2块方向的选取 (16)

3.5.3单位标定 (16)

3.5.4细丝直径的获取 (17)

3.5.5直径的测量 (17)

4 实验结果及影响测量精度的主要因素分析 (18)

4.1光学系统对测量精度的影响分析 (18)

4.1.1影响测量精度的因素及对策 (18)

4.2信号处理电路对测量精度的影响分析 (18)

4.2.1零点漂移对测量精度的影响 (18)

4.2.1被测工件的均匀性对测量精度的影响 (18)

4.2.2误差分析 (19)

4.3图像处理对测量精度的影响 (19)

4.3.1标定误差 (19)

4.3.2示值显示误差 (19)

4.3.3误差合成 (19)

4.3.4仪器误差 (19)

5 结论 (20)

参考文献 (21)

基于CCD测量细铜丝直径系统设计

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。

关键字：线阵CCD直径测量远心光路微分法MSP430

ABSTRACT

In recent years, along with new optoelectronic devices flowing out continuously 、the capacity of MCU data processing improving, and the requirements of overall production quality management, non-contact Intelligent machines will replace the traditional mechanical instruments gradually. In this paper, I designed a set of portable non-contact measurement instruments based on linear array CCD, which can measure the workpiece fromφ0.5mm to φ30mm, with measurement precision±5μm . In this paper, I discussed the basic principle of CCD photoelectric measurement devices, analyzed the form of parts of optical system, adopt Kohler illumination and telecentric beam path design in order to ensure image quality and accuracy. Adopting differential theory extracted edge information of measured workpiece, and discussed the signal processing circuit in the realization of the various modules in detail, and made the differential processing circuitry and single-chip control system as emphases, at the same time I gave control program flow chart of CCD diameter measurement system and related parts procedures of it. Through experimental measurement results, I analyzed several important parameters, discussed several major errors which influences the accuracy of system in the end, gave the method of elimination of errors, in order to achieve higher measurement accuracy.

Key Words: Line ararray CCD Diameter measurement

Telecentric optical path Differential theory MSP43