基于激光ccd技术的极片测厚系统的设计

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1、匦囤函塑夔亟亟匿因嵌入式系统应用文章编号：l∞8_0570(20惦)08-2-∞33-02基于激光CCD技术的极片测厚系统的设计TheDesign0fthethicknesSMeasurementSystemfOrelectlodesliceBased0nLaser_CCDTechno

2、09y(河北工业大学)肖艳军程琪肖艳春关玉明扣×IAoYa州unCHENGQi×IAOYa呐hunGUANYu—m呐摘要：激光ccD厚度测量技术是计量与现代测试技术领域中的重要方法。具有非接触、高灵敏、高准确、高效率等特点，是当前最先进的测试技术之一。我们把这项技术应用在锌空电

3、池极片的犀度测量中，用单片机作为核心处理单元，数码管显示极片厚度，并有步进电机驱动执行排去次品。经实验，取得了很好的效果。关键词：锌空电池；激光；CcD；单片机中图分类号：11．216．1文献标识码：BAh内僦t：王瑚er—CCDme锅uretechnolo科jstI屺mainandimpof￡ant舶ethodin￡lle6eldofmodemme鸥ur：elecllllolq；y．Ith酗n姗ych棚cteristicsas岫一touchmeasure，higIl—delicacy，higll—emciencyetc．Itisoneofthemostadv

4、ancemeasuretechnolo西es．Weap．plythistechnologiestothethicknessme鹊urementsystemfortheeIectmdeslice，whichusethesin出echipmicmcomputer鹪thecommmsaetioncelltoshowthethicknessofelectrodeslicebynumemIelectrontubeandtoelimin砒ethew鹊tersbycontroUiIlgtIIe8tep—by—stepmotor．Thisexperimentappmvesth

5、e900deⅡ色ct．1【eywords：踟一ajrbanery．1a辩r．CCD；曲唧e_吒城pmIc珈日叫n硼埔盯前言锌空电池以锌为负极活性物质，空气中的氧气为正极活性物质。摒弃了传统电池中铅、汞、镉、镍等化学元素，既降低了成本，也解决了传统电池污染问题，成为当今世界能源领域的开发热点。极片的厚度检测对于锌空电池的生产有着重要的意义，本课题要求极片厚度的测量量程是lmm一2胁，测量精度为±o．0l咖，这是一个具有较大测量范围，同时又要求有较高测量精度的仪器设计．我们采用了激光一ccD技术进行检测．达到了系统要求。1测试系统及方案激光一ccD测厚系统基本原理

6、为：激光源发出的光经光学系统，被测物反射后被光电器件接收，光信号与被测物体的厚度变化之间存在确定的数学关系。光电器件将光信号的变化转换成电信号变化，经一系列处理电路后，由计算机对信号进行运算处理，并储存、显示厚度值等。系统框图如图l所示。图l系统框图肖艳军：硕士研究生讲师基金项目：锌空燃料电池极片干嵌法成形过程控制的理论与技术国家自然基金项目(5伽750弱)1．1光源的选择与聚焦成像系统的设计激光是目前最亮的而且颜色最纯、射程最远、发散最小、方向性最好的光源。在锌空电池极片测厚系统中我们选用了HlOlD型氦氖激光器。其参数如下：j[作电流4mA，输出功率1．O

7、mw，波长O．6328p瓶。加限流电阻，使其工作电流稳定在4mA左右。在聚焦及成像系统设计中，采用了滤光补偿法，即在光路中放置一块透过率按一定规律分布的滤光镜，使整个像面或谱面测量值均在可测范嗣内。在光路中加入偏振片，调整偏振片相应位置以降低光束强度，起到光衰减器的作用。采用物方远心光路，降低了对被测物轴向定位精度的要求，，即在成像物镜的像方焦平面上设置孔径光阑。使被测物成像的主光线方向不受其轴向位置变化的影响。1．2CCD与单片机硬件电路的设计CCD(chargeCoupledDevices)电荷耦合器件是一种集光电转换、电荷存贮、电荷转移为一体的传感器件。

8、它的主要功能是把光学图像转换为电信号，即把入射到传感器光敏面上按空间分布的光强信息。转换为按时序串行输出的电信号，视频信号能再现入射的光辐射信号。系统放大倍数的设定及cCD型号的的选用本课题要求设计的测量量程是lmm～2mm，测量精度为±O．01mm，我们选用NEc公司的¨PD3575D线阵ccD芯片，该芯片内置采样保持电路和输出放大电路，为20脚DIP封装，像敏单元数目为1024，像敏单元大小14斗m×14pm×14斗m，光敏区域采用高灵敏度和低暗电流PN结作为光敏单元，其外观尺寸大小为25．5mm×lOmm，易于装卸。该器件可工作在5V驱动(脉冲)、12v

9、电源条件下。本套系统中，光束入射角为3