基于线阵ccd及嵌入式linux系统的圆钢测径系统研究与设计

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1、METRO1_OGYTESTTECHNOLOGY&VERIFICATION量塞基于线阵CCD及嵌入式Linux系统的圆钢测径系统研究与设计张永胜，李成贵，魏鹏，孙燕峰(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)[摘要]在圆钢材料的生产过程中，圆钢外径测量是极为重要的环节。为提高圆钢在线测径的效率及测量精度，设计了基于线阵CCD及以$3C2440为硬件核心的嵌入式Linux操作系统的圆钢外径测量系统，解决了传统圆钢测径方法中接触式测量的一些局限，且经实验验证，系统实现了线阵CCD非接触式圆钢外径测量，测量结果准确、精度高、稳定性好且人机交互界面友好，可方便地显示测量结果并对实验数

2、据进行处理，具有自动测量、结构简单、小型化、非接触式等特点。[关键词]线阵CCD；非接触式测量；嵌入式系统；Linux[中图分类号]TH741[文献标识码]B[文章编号]1002—1183(2012)01—0001—05DesignofLinearCCDDiameterGaugeforRoundSteelBasedonEmbededSystemofLinuxZHANGYong—sheng，LICheng—gui，WEIPeng，SUNYan—feng(SchoolofInstrumentScience＆Opto—ElectronicsEngineering．BeijingUniversityo

3、fAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：AdesignoflinearCCDphotoelectricnoncontactdiametergaugeisproposedonembededsystemofLinux，resolvingtheproblemsinthetraditionalsteeldiametermethod，improvingtheeficiencyofthemeseaurementprocess．Theapparatushasasim—plestructure，smallsizeandhighaccur

4、acy．Themeasurementresultsareaccuratewithhighprecisionandgoodstability，andthefriendlyGUIofthesystemdisplayingthemeasurementsdirectlyandconveniently．Keywords：LinearCCD；Non—contactmeseaurement；EmbededSystem；Linux圆钢生产一直以来都是我国国民经济的重要支柱圆钢外径的动态无损测量。产业之一，是钢筋、螺栓及各种机械零件的基本原1系统测量基本原理料。现今的钢铁行业中有多种圆钢测径方法，传统的利用光学

5、投影放大成像并由CCD器件光电接收方法有尺寸工具抽样检测、电磁式接触式测量等。其的圆钢外径测量原理如图1所示。中人工尺寸工具测量的精度较差且速度较慢；使用电磁式接触式测量，测量过程比较麻烦且精度和速度也难以得到保证。现在CCD(电子耦合器件)已广泛应用于光电成像、光电探测、非接触式尺寸测量、图像扫描等领域，且其具有精度高、小型化、结构简单等特点。本系统是基于线阵CCD及以$3C2440为1．光源；2．准直扩束装置；3．待测圆钢；硬件核心的嵌入式Linu~x操作系统的圆钢外径测量4．成像透镜；5．光阑；6．CCD光电接收器系统。图1投影法测量系统原理图系统将线阵CCD测量系统与嵌人式系统相结合，

6、实现了在光线暗、高温等恶劣环境下，在生产线上对[收稿日期]2011—05—23[作者简介]张永胜(1988一)，男，浙江东阳人，硕士研究生，研究方向为嵌入式系统开发、光电测试技术数据采集和处理。工业计量2012年第22卷第1期·1·计量测试与检定METROLOGYTESTTECHNOLOGY&VERIFICATION光源1发出光经光学准直扩束系统2后形成平行②CCD及其驱动模块光束，光束照射到圆钢工件3上后由成像透镜4及光系统采用TOSHIBA公司的高灵敏度线阵CCD阑5在CCD光电接收器6上放大成像，若测出该阴影TCD1501作为光电变换器件。其为低暗电流的二相线像的宽度D，即可相应求出工件

7、直径d：阵CCD元件，含有5000个像敏元，每个像敏元的尺d=D，S寸为7mX7I．zmX7m。8=L—／f现有的CCD时序发生器的设计，即驱动设计一式中：．厂为成像透镜焦距；L为成像透镜与CCD光电般有EPROM驱动、单片机驱动、可编程逻辑器件驱接收器间距离；为系统光学放大倍数。动及专用IC芯片驱动等方法。但由于电路的体积、CCD(电子耦合器件)尺寸测量技术已成熟发展速率、成本等方面因素的影响，