基于ccd的实时成像与微小尺寸测量系统的设计

《基于ccd的实时成像与微小尺寸测量系统的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于CCD的实时成像与微小尺寸测量系统的设计王连明东北师范大学物理学院摘要：设计了一种基于CCD的实时成像与微小尺寸测量系统，该系统由CCD摄像头、视频解码芯片、FPGA、USB芯片和上位机组成•用FPGA控制视频解码芯片获取CCD摄像头采集的光学信号，通过USB传给上位机，利用多线程技术实现控制命令的发送、图像数据的接收、处理和显示，以及微小尺寸的测量•结果表明：经过多次测量实验得到系统误差不超过3nm,满足测量精度要求;通过选用不同分辨率的CCD,可以实现不同精度的微小尺寸测量•此外还对双棱镜干涉实验所形成的干涉条纹间距进行了测量，验证了系统的功能.关键词：CCD;FPGA;TVP5150

2、;USB;实吋成像;微小尺寸测量;作者简介：崔荣丽（1990—）,女，硕士研究生；作者简介：王连明（1972—）,男，博士，教授，主要从事智能信息处理及嵌入式系统领域研究.收稿日期：2016-05-19基金：国家自然科学基金资助项目（21227008）Designofreal-timeimagingandmicromagnitudemeasurementsystembasedonCCDCUIRong-liWANGLian-mingSchoolofPhysics,NortheastNormalUniversity:Abstract：Areal-timeimagingacquisitionandm

3、icromagnitudemeasurementsystembasedonCCDisproposedinthispaper.ThesystemiscomposedofaCCDcamera,avideodecoderchip,aFPGA,aUSBchipandahostcomputer.FPGAfirstcontrolsvideodecoderchiptoobtaintheopticalsignalacquiredbytheCCDcamera,andthensendsittothehostcomputerthroughUSBinterface.Byusingmultithreacltechnol

4、ogy,thehostcomputerachievesthetransmissionofcontrolcommands,theprocessinganddisplayoftheimagedataandthemeasurementofmicrostructures.Theresultsshowthatthesystemerrorisnomorethan3umafterrepeatedmeasuringexperiments.Moreover,thesystemcanachievemicromagnitudcmeasurementwithdifferentaccuracybyusingdiffer

5、entCCD.Finally,bymeasuringthedistancebetweeninterferencefringesformedbydouble-prisminterference,thefunctionofthesystemistestified.Keyword：CCD;FPGA;TVP5150;USB;real-timeimaging;micromagnituelemeasureinent;Received：2016-05-19随着科学技术的发展和社会的需求变化，零件牛产领域对产品测量方面提出了更高的要求.传统的测量中，大多测量人员是通过调节测微目镜，利用人眼判读干涉条纹间距，这

6、种测量方法不仅效率低、费时、受人为因素影响大，且在低照度环境下测量，对人眼伤害极大，如全息干涉法［1-2］、散斑剪切干涉法等.文献［4］基于图像处理的方法对精密零件尺寸的检测进行了研究，检测精度达到T0.Ipm,可以满足检测要求，但是计算速度相对比较慢;文献［5］设计了基于机器视觉的螺纹参数检测系统，该系统操作简单，但是检测精度不高;文献［6］展开了对衔铁零件相关参数的尺寸检测研究，并取得了一定的成果，但是由于边缘检测和尺寸计算算法不是很完美，系统运行的速度不高.为了满足在低光照环境下进行实时成像采集的要求，本文采用具有集成度高、体积小、功耗低、分辨率高、可靠性高、图像畸变小、尺寸重现性好、照

7、度低等优点［7］的CCD(Charge-coupledDevice)摄像机，设计了一种实口寸成像与微小尺寸测量系统，该系统具有实时成像、非接触测量、测量范圉广、测量精度高等优点，可以广泛地应用于多种微小尺寸的精密测量场合，如生丝细度的测量宜、零件尺寸的测量回、钢板儿何尺寸的测量110、干涉条纹间距的测量［11］等,具有很高的应用价值.1系统框架与硬件结构实时成像与微小尺寸测量系统主要由CCD摄像头