影響測(cè)徑儀測(cè)量的幾個(gè)因素及改進(jìn)方法

　　在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)線材、棒材、管材外徑需在線實(shí)時(shí)檢測(cè)，并提出了愈來(lái)愈高的要求，在國(guó)內(nèi)外均有光電測(cè)徑儀問(wèn)世，光電測(cè)徑儀采用線陣CCD作為傳感器，實(shí)現(xiàn)高精度的線徑自動(dòng)化檢測(cè)。

1、CCD

CCD應(yīng)用技術(shù)是一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的新技術(shù)，二十多年來(lái)，CCD技術(shù)取得的驚人進(jìn)展足以說(shuō)明這一點(diǎn)。CCD已經(jīng)在三大領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用：攝像、信號(hào)處理和存儲(chǔ)。它之所以能在圖像測(cè)量領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗哂芯雀?、轉(zhuǎn)化率高、功耗低、尺寸小、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)徑儀就為利用線陣CCD生產(chǎn)制造的精密測(cè)量?jī)x器，目前，藍(lán)鵬光電測(cè)徑儀的測(cè)量精度已經(jīng)可以達(dá)到0.003mm。是高性能的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備。測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確方便，為廣大廠家所青睞。

2、影響測(cè)量的幾個(gè)因素及改進(jìn)方法

通過(guò)理論分析和CCD小尺寸測(cè)量時(shí)的實(shí)際數(shù)據(jù)表明，線陣 CCD在測(cè)量幾何尺寸時(shí)，利用計(jì)算機(jī)軟件可讀取由CCD器件傳輸過(guò)來(lái)的圖像，其讀取的*小單位為一個(gè)像素，因此該系統(tǒng)誤差也是一個(gè)像素的所對(duì)應(yīng)單位。

(1) 垂直擺動(dòng)。在測(cè)量某些物體時(shí)，由于被測(cè)物件往往是運(yùn)動(dòng)的，當(dāng)被測(cè)件沿垂直運(yùn)動(dòng)的方向有擺動(dòng)，且振動(dòng)方向沿光軸方向擺動(dòng)時(shí)，則測(cè)量的工作距離發(fā)生變化，導(dǎo)致透鏡系統(tǒng)的放大倍率的改變，放大倍率的誤差而引起測(cè)量誤差，為減少由垂直方向擺動(dòng)引起的誤差，要求機(jī)械系統(tǒng)在垂直方向有一定的減振措施，光學(xué)系統(tǒng)中盡量使光線變的平行。而光電測(cè)徑儀采用平行光源測(cè)量，光源的平行度非常好。

(2) 沿光軸方向的振動(dòng)。當(dāng)待測(cè)物沿光軸方向振動(dòng)時(shí)會(huì)使被測(cè)件輪廊在CCD上成像的清晰度發(fā)生變化，導(dǎo)致CCD輸出信號(hào)波形在輪廓邊緣處有一暫緩的過(guò)渡區(qū)，這種清晰度隨著輪廓界線在視場(chǎng)中的不同位置也有所不同，因此視場(chǎng)中央成像質(zhì)量總是優(yōu)于邊緣視場(chǎng)，這種情況在放大測(cè)量中尤甚，當(dāng)測(cè)量具有光吸收特性的介質(zhì)時(shí)，由于吸收系數(shù)的影響，CCD輸出信號(hào)的變形就會(huì)很大，這種漸緩的過(guò)渡區(qū)在確定被測(cè)件的輪廓位置或明暗區(qū)界線的位置時(shí)，便產(chǎn)生較大的誤差，在程序設(shè)計(jì)中對(duì)二值化處理采用動(dòng)態(tài)閾值，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。而同時(shí)，藍(lán)鵬測(cè)控測(cè)徑儀采用多種技術(shù)，已經(jīng)解決了抖動(dòng)誤差。

(3) 光路影響。實(shí)呩使用CCD時(shí)，發(fā)現(xiàn)CCD的輸出信號(hào)幅值隨視場(chǎng)上沿 CCD陣列方向的長(zhǎng)度變化而變化，另一方面自然光不是嚴(yán)格意義上的平行光。本身光能不均勻，而引起CCD器件接收到的信號(hào)產(chǎn)生變化，實(shí)測(cè)結(jié)果還表明這種變化還是相當(dāng)大的，為提高光能質(zhì)量，盡可能使用平行光照明方式，就可大大臧少光源和擺動(dòng)的影響，光電測(cè)徑儀采用高亮度且光能均勻的二極管作為點(diǎn)光源，其經(jīng)過(guò)處理所產(chǎn)生的光源平行的非常高。另外當(dāng)采用固定閾值進(jìn)行二值化時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，結(jié)合前面的分析對(duì)CCD接收信號(hào)進(jìn)行二值化處理，其閾值根使用環(huán)境和條件逬行調(diào)節(jié)。

(4) 電路電壓影響。實(shí)測(cè)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)電源電壓的波動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果也有較大的影響，為減少電源電壓的影響，采用直流穩(wěn)壓源供電，如用交流穩(wěn)壓電源供電，可使用大的濾波電容，光電測(cè)徑儀采用寬電壓設(shè)計(jì)，能都做到精準(zhǔn)測(cè)量。

(5) 數(shù)據(jù)采集和處理時(shí)間。CCD是一種積分器件，視頻卡送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)是以積分方式取樣的，所以積分時(shí)間還會(huì)影響測(cè)量精度。為了得到*佳精度，使數(shù)據(jù)采集和處理時(shí)間間隔盡可能接近CCD器件的積分時(shí)間。