细丝直径测试仪要点

西安工业大学北方信息工程学院西安工业大学北方信息工程学院 课程设计课程设计( (论文论文) ) 题目：细丝直径测试仪题目：细丝直径测试仪 系别：光电信息系 专业：光电信息工程 班级：B100105 学生：B10010521 学号： 任课教师：李媛 2013 年 10 月 基于远心光路成像系统的线阵基于远心光路成像系统的线阵 CCDCCD 直径测量仪直径测量仪 摘摘要要 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：关键字：线阵 CCD 直径测量 远心光路 微分法 MSP430 1 ABSTRACTABSTRACT 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 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 ination 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 of elimination of errors, in order to achieve higher measurement accuracy[1]. Key Words:Key Words:LineararrayCCDDiameter measurement Telecentric optical pathDifferential theory MSP430 2 目录 1绪论4 1、1前言4 1、2国外发展现状4 1、3国内发展现状5 1、4论文的主要内容6 2测量原理和方案论证6 2、1方案一传统测量细丝直径的方法6 2、2方案二利用衍射法测量细铜丝直径6 2、3方案三利用分光法测量细铜丝直径7 2、4方案四利用远心光路成像测量直径9 2、5设计方案的论证与选择采用 11 2、5、1设计方案一的论证 11 2、5、2设计方案二的论证 11 2、5、3设计方案三的论证 11 2、5、4设计方案四的论证12 2、5、5设计方案的采用12 3机械系统设计12 3、1原理结构图12 3、2成像结构图13 3、3整体结构设计13 4精度分析15 4、1机械设计系统对测量精度的影响分析15 4、2被测工件的均匀性对测量精度的影响16 4、3杂光、光通量变化对测量精度的影响16 4、4仪器误差17 5总结18 5、1设计总结18 5、2学习体会18 参考文献20 3 1 1绪论绪论 1 1、、1 1前言前言 光电自动检测技术在工业自动化生产中有着极其广泛和重要的用途。然而， 目前产品零件尺寸的检测大多数是人工测量的接触式和静止测量， 所以检测速度 低，生产效率低，劳动强度大，远远跟不上目前自动化生产的需要。尤其在全面 质量管理过程中，更需要先进的、智能的检测手段。目前，国内外常采用激光扫 描光电线径测量， 但是这种方法受电机的温度及振动的影响， 扫描恒速度的限制， 会产生高温使其降低寿命。我们研制的基于线阵 CCD 便携式非接触直径测量仪 器正是适应当前社会自动化生产的急需而设计的，该测径仪是一种光、机、电一 体化的产品。尤其适用于电缆、电线、玻璃管、轴类零件的外径测量，对保证产 品质量，降低原材料消耗，降低生产成本，提高劳动生产率有着重大的经济效益 和社会意义。 对各种细丝直径的测量常常关系到工业产品的级别， 如钟表中的游丝、光导 纤维、化学纤维、各种细线、电阻丝、集成电路引线以及种类仪器、标尺的刻线 等。传统的测量方法多数为接触法，其它的有电阻法、称重法。也有采用光学方 法的，如光学显微镜法、干涉法、扫描法、投影放大法、比较法等。然而，大多 检测方法