基于CCD动态传感器的线径测量系统设计.pdf

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1、2011年12月机床与液压Dee．2011第39卷第24期MACHINET0OL&HYDRAULICSVol_39No．24DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．24．030基于CCD动态传感器的线径测量系统设计彭泽州(宜春学院理工学院，江西宜春336000)摘要：提出一种基于89S52单片机和线阵CCD传感器fxPD3570D测量物体线径的方法，详细论述了线径测量系统的工作原理，即通过单片机对被遮挡像元计数得到待测物体的线径，并介绍了该测量系统的软硬件设计。关键词：89S52单片机；线阵CCD；~PD3570

2、D传感器；线径测量中图分类号：TP29文献标识码：B文章编号：1001—3881(2011)24—083—2TheDesignofWireDiameterMeasuringSystemBasedonCCDSensorPENGZezhou(PhysicsScienceandEngineeringCollege，YichunUniversity，YichunJiangxi336000，China)Abstract：AmethodofmeasuringwirediameterwaspresentedbasedonMCU89S52andlinear

3、CCDsensor~PD3570D．TheprincipleofthesystemwasthatthewirediameterwasmeasuredthroughcountingshieldedimageelementsbyMCU．Thedesignsofsoftwareandhardwareofthemeasuringsystemwereintroduced．Keywords：MCU89$52；LinearCCD；Sensor~PD3570D；Wirediametermeasure随着电子技术的快速发展，工业自动化的程度越输出端产生如图1

4、所示的波形。被测物体直径越大，来越高，线径作为导线、钢丝及纤维等产品的一个重阴影就越大，波形中缺口部分(ab)越宽。实质上要技术参数，对其采用传统的手工卡尺测量已无法满ab的宽度反应了CCD中被挡光的光电元素的个数，足现代自动化工业的要求。目前，国内外有人采用激由单片机及控制电路测量出无光照光电元素的个数，光扫描式传感器方法进行线径测量，但这种方法的重就可得到待测物体的线径。复性会受到测量头马达的震动和高温的影响，同时马达有速度限制，并产生高温，以致降低使用寿命。文中系统由线阵传感器CCDIxPD3570D和一片AT89S52单片机组成。线

5、阵传感器CCD是一种高灵敏度光电传感器，像元尺度小，几何精度高，因此该系统既能克服传统测量和激光扫描传感器方法的缺点，同时又能达到较高的精度。1系统的工作原理以一片具有ISP方式的性能比较稳定、具有较大图1系统原理框图容量的AT89$52单片机作为系统的控制核心，系统的结构框图如图1所示。系统由平行光源、被测物2线径测量系统硬件设计体、CCD传感器、控制电路及单片机组成。来自点线径测量系统主要由时序产生电路、线阵CCD光源A的光经过透镜后产生一束平行光，照射在传感器~PD3570D、比较器和逻辑电路、AT89S52单CCD传感器上，当在该光

6、束中放置被测物体时，在片机、按键电路、数码管显示电路等组成，系统的硬CCD上就会产生与被测物体直径相当的阴影，从而在件电路如图2所示。收稿日期：2010—11—19基金项目：江西省教育厅教改项目(JXJG一08—14—27)作者简介：彭泽州(1983一)，男，硕士，讲师，研究方向为电子信息工程。E—mail：cage1983@163．0m。一·84·机床与液压第39卷图2CCD输出与单片机接口电路图2．1线阵CCD传感器系统采用的线阵CCD传感器为I~PD3570D，该传感器是一个MOS集成电路，20引脚双列封装，内部含有2560个有效的光

7、电元素和64个被掩膜的、用于暗基准电平的光电元素，并含有2个线阵1280位CCD电荷传送寄存器、1个驱动单元、1个采样／保持电路及输出信号处理电路。每个光电元素尺寸为7m×5m，其间均有2m宽的沟道分隔。当光照射到传感器的光电变换元素上时，使元素的电荷累积，累积的电荷量由光照的强度和所照射的时间决图3~PD3570D内部结构图定。时序电路对累计的电荷每隔一定时间进行串行转2．2控制电路换，从输出信号线以电压或电流形式输出。由于传感系统单片机与CCD的输出连接如图2所示，因器中每个光电元素的宽度为7lm，通过对信号线输CCD所需要的3为1MH

8、z的频率，采用4040计数，出的电压脉冲进行计数，就能得到待测物体的尺寸。再采用单片机的P1口和P2的高4位进行采集，又因PD3570D的内部结构如图3所示，内部包含光电元最大计