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1、第15卷 第2期 电子测量与仪器学报 Vol115No12JOURNALOFELECTRONIC2001年6月MEASUREMENTANDINSTRUMENT·31·CCD传感器在热成型工艺中的应用研究常丹华(燕山大学光电子工程系,秦皇岛066004)【摘要】本文介绍了CCD传感器对快速热成型工件的外径在线检测原理。通过误差因素的实验考证和理论分析,给出一种适用的CCD信号的综合误差补偿方法。该方法避开了难以检测的误差因素,借助易测的相关参量的在线估值,适时给出误差补偿量。该系统用于热工现场,测控精度满足工艺要求。关键词:热成型 在线
2、检测 误差补偿AStudyontheApplicationofaCCDSensortotheMeasurementinHotFormingProcessingChangdanhua(Dept.ofPhoto-electronicEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004)Abstract:TheprincipleofaCCDsensorusedforon-linemeasurementofworkpiecesproducedbyhighspeedhotformingwaspresentedinthispaper.
3、Andanewcompensationmethodofthesynthesiserrorofon-linemeasurementoftheCCDsensorsignalwasgivenindetailbytestdemonstrationandtheoreticanal2ysisofthemajorfactorswhichresultedintheerrors.Throughthisnewmethod,thedifficultiesindirecton-linemeasurementofsomeerrorswereovercamebymeansoftheon-li
4、neestimatedvalueofcorrelativepa2rameterswhichwereeasytodetermine,andthecompensationamountofthecorrespondingerrorwasgivensi2multaneously.Itsapplicationtothetestingsiteofhotformingshownthatthemeasurementprecisionofthisnewmethodissatisfactorytotherequestoffactory.Keywords:Hotforming,on-l
5、inemeasurement,errorcompensation.1 引 言CCD本身具有的高分辨力、高灵敏度及空间成像的非接触性和快速性,使其更适合热工产品的动态检测和过程控制。研究表明,恶劣工况的高温、高噪会带给光学成像系统及光电检测系统的信号污染和漂移,使测量信号的提取和恢复困难,以至影响相关的CCD测量技术的应用和产品化进程。本文根据玻璃加工行业技术改造需求,研制了热成型运行工件CCD在线尺寸监测系统。结合系统的组成特点和工况环境,设计了辅助环节校正和数字校正相结合的误差补偿方法,可使系统实现对温度为400℃,速率100枚/分,直径约20mm工件的在线测量
6、和控制。本文于2000年7月收到。常丹华:副教授。·32·电子测量与仪器学报第15卷2 系统的结构及测量原理本仪器采用CCD平行光成像法进行球形工件外径尺寸的动态测量。系统组成如图1。检测系统主要由光学成像系统、光电检测系统及微机数据处理系统组成。图中卤素钨丝灯1作点光源,经开普勒望远光学系统2发射准平行光束,使被测物体3成像在像素为2048的CCD光敏面4上。这时根据工件影像的光照背景反差,线阵CCD可探测到工件边缘的位置。根据CCD上的光敏像素分布,最后可求直径D为:D=β.[N-(n1+n2)](1)式中:N为光照射到CCD上所拥有的总的光敏像素数;n1和n
7、2分别为工件影像边缘外光照射到的两端光敏像素数;β为脉冲当量。微机系统需对图像信号在线分析、处理、计算,实时显示工件尺寸,超差大小,并依据规划尺寸范围跟踪决策,适时递交步长信息,驱动步进机构调节窑炉开口度,控制工件形成尺寸。3 工矿背景对测量信号的影响311 场景设计为实现运动工件动态扫描成像,CCD在线测量现场场景设计如图2。8为嵌入的V型槽测试轨道。平行光源1、CCD摄像机5的轴线与轨道走向平行。几何造型轨道的上坡段设计可减缓工件速度,减轻工件测量时的跳动和摆动。凸起的平顶部分L为测试区,它使在线工件2置于投影光路中。测试区边缘设置光接收管6、7用以探测工件位
8、置。3为参
