检测技术在工业中的应用

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1、西安铁路职业技术学院毕业论文摘　要CDD图像传感器以其光谱响应宽、动态范围大、灵敏度和几何精度高、噪声低、便于进行数字化处理和与计算机连接等优点，在工业测控中得到广泛应用。该文简要介绍了CCD图像传感器的检测原理和它在工业检测中的应用现状，分析了现有CCD检测技术在应用中存在的问题和局限，指出了CCD传感器在工业检测应用中的发展方向。关键词：CCD；检测技术；图像传感器7西安铁路职业技术学院毕业论文目录摘要………………………………………………………………………………………1目录………………………………………………………………………………………

2、2引言………………………………………………………………………………………11、CCD传感器的检测原理………………………………………………………………22、CCD的应用状况………………………………………………………………………32.1尺寸测量……………………………………………………………………………32.1.1零件尺寸的精确测量…………………………………………………………32.1.2微小尺寸的测量………………………………………………………………42.2形变测量…………………………………………………………………………42.3机械磨损度测量…………

3、………………………………………………………52.4三维表面测量……………………………………………………………………52.5高温测量…………………………………………………………………………6结论………………………………………………………………………………………7参考文献…………………………………………………………………………………87西安铁路职业技术学院毕业论文引言　　电荷耦合器件(ChargeCoupleDevice，CCD)是一种以电荷为信号载体的微型图像传感器，具有光电转换和信号电荷存储、转移及读出的功能，其输出信号通常是符合电视标准的视

4、频信号，可存储于适当的介质或输入计算机，便于进行图像存储、增强、识别等处理［1］。　　自CCD于1970年在贝尔实验室诞生以来，CCD技术随着半导体微电子技术的发展而迅速发展，CCD传感器的像素集成度、分辨率、几何精度和灵敏度大大提高，工作频率范围显著增加，可高速成像以满足对高速运动物体的拍摄［2］，并以其光谱响应宽、动态范围大、灵敏度和几何精度高、噪声低、体积小、重量轻、低电压、低功耗、抗冲击、耐震动、抗电磁干扰能力强、坚固耐用、寿命长、图像畸变小、无残像、可以长时间工作于恶劣环境、便于进行数字化处理和与计算机连接等优点，在图像采集、非接触

5、测量和实时监控方面得到了广泛应用，成为现代光电子学和测试技术中最活跃、最富有成果的研究领域之一［1，3］。7西安铁路职业技术学院毕业论文1、CCD传感器的检测原理CCD是由光敏单元、输入结构和输出结构等组成的一体化的光电转换器件，其突出特点是以电荷作为信号载体，其基本工作原理见文献［4，5］。当入射光照射到CCD光敏单元上时，光敏单元中将产生光电荷Q，Q与光子流速率Δn0、光照时间TC、光敏单元面积A成正比，即：　　Q＝ηqΔn0ATc　　　　　(1)　　其中η为材料的量子效率；q为电子电荷量。CCD图像传感器的光电转换特性如图1如示，其中横

6、坐标为照度，lx.s；纵坐标为输出电压，V0在非饱和区满足：　　f(s)=d1sτ＋d2　　　　(2)式中，f(s)为输出信号电压(V)；s为曝光量(lx.s)；d1为直线段的斜率(V／lx.s)，表示CCD的光响应度；τ为光电转换系数，τ≈1；d2为无光照时CCD的输出电压，称为暗输出电压。特性曲线的拐点G所对应的曝光量SE称为饱和曝光量，所对应的输出电压VSAT称为饱和输出电压。曝光量高于SE后，CCD输出信号不再增加，可见，CCD图像传感器在非饱和区的光电转换特性接近于线性，因此，应将CCD的工作状态控制在非饱和区。7西安铁路职业技术

7、学院毕业论文2、CCD的应用状况CCD检测技术作为一种能有效实现动态跟踪的非接触检测技术，被广泛应用于尺寸、位移、表面形状检测和温度检测等领域。2.1尺寸测量　　由CCD传感器、光学成像系统、数据采集和处理系统构成的尺寸测量装置，具有测量精度高、速度快、应用方便灵活等特点，是现有机械式、光学式、电磁式测量仪器所无法比拟的。在尺寸测量中，通常采用合适的照明系统使被测物体通过物镜成像在CCD靶面上，通过对CCD输出的信号进行适当处理，提取测量对象的几何信息，结合光学系统的变换特性，可计算出被测尺寸［2］。2.1.1零件尺寸的精确测量　　1997

8、年，J.B.Liao［6］等将CCD摄像系统应用在三维坐标测量机(CoordinateMeasuringMachine，CMM)上，实现了三维坐标的自动测量。他们将