YHLCCDA-Ⅱ线阵CCD原理与应用实验仪.doc

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1、YHLCCDA-Ⅱ线阵CCD原理与应用实验仪YHLCCDA-Ⅱ型线阵CCD原理与应用实验仪是在LCCDAD-Ⅱ-A型线阵CCD应用开发实验仪基础上研制的低成本的教学实验仪器。它采用单色2700像元的线阵CCD为典型器件，充分发挥它的像元数多像敏单元小（11μm）尺寸测量精度高的特点。它不但能够进行线阵CCD的原理与应用实验而且能够进行高精度物体尺寸测量、物体倾斜角度测量、物体振动频率、周期与振幅等参数测量实验还能进行图像扫描、条码扫描与条码识别等内容的实验。经过适当的改装还可以进行课程设计与毕业设计内容的课题样机研究。一、特点1、采用高精度线阵CCD为实验器件采用TCD

2、1251D为光电传感器器件，其有效像元数为2700，像敏单元尺寸为11×11μm，能够实现对实际物体的高精确尺寸与角度的测量实验。2、远心照明光源仪器采用正确的稳压稳流供电方式的远心照明光源，能够对实际物体的尺寸进行在线测量，测量的范围大，精度高。远心照明光源与物方远心成像系统配合是高精度非接触测量物体外形尺寸的最好方式，它的理论是基于主光线在被测物体由于振动与其他原因产生在位置变化时主光线所成图像依然保持原状。实践证明只有远心照明（或柯拉照明）光源才能使线阵CCD在非接触尺寸测量系统中获得更大的测量范围与更高的精度。3、具有二次开发功能提供DEMO演示软件与SDK开发

3、软件包（或动态链接库函数），实验者完全可以根据实验指导书附录提供的内容进行二次开发工作。由于有了二次开发之功能，学生可以将实验仪中的某些部件拆下，配上“课程设计”或“毕业设计”内容要求的自行设计部件，用仪器提供的线阵CCD器件、光学成像系统、数据采集系统、软件开发包和自行开发的软件进行丰富多彩的设计与开发工作。使实验指导书、实验仪器真正起到抛砖引玉的作用，成为设计开发之工具。二、功能在一台仪器上可以完成多种线阵CCD的实验：1、线阵CCD传感器工作原理实验仪器面板上安装了线阵CCD工作所需要的脉冲（驱动脉冲）测试端，通过用示波器观测驱动脉冲波形的相位关系可以熟悉与掌握线

4、阵CCD中信号电荷的传输过程，掌握各路驱动脉冲的作用；积分时间与驱动频率的设置和显示均采用计算机软件界面的方式进行，具有创新性、新颖性与可靠性。通过积分时间与驱动频率的变化观测线阵CCD输出信号的变化将对CCD的工作原理有进一步的体会。教师与学生均可以利用实验仪完成实验指导书所安排的各项原理性实验，做出更为丰富多彩的实验。2、线阵CCD二值化处理与数据采集实验线阵CCD二值化处理与数据采集在尺寸测量与边界检测应用中占有非常重要地位，它的速度仅限于线阵CCD的极限工作频率，是数据量最小的数据采集方法，如何进行二值化处理？既可以根据教材内容进行实验，又可以启发学生自行编排，

5、提高学生创新设计的能力。二值化处理方法可以采用硬件方式也可以采用软件的方式，软件二值化数据采集方式中的予值可采用固定与浮动两种方式，由软件进行设置。怎样将二值化数据送入计算机是另一个重点内容，这部分实验能够帮助学生学习、理解与掌握有关计算机数据采集与接口问题。3、线阵CCD输出信号的A/D数据采集实验如何将线阵CCD的输出信号进行A/D数据采集？再将所采集的数据送入计算机？如何将所采集的数据显示在计算机显示器的界面上？如何从所显示的数据与波形曲线中找到所需要的信息是该实验的核心问题，也是学习CCD应用技术的关键问题，利用YHLCCDA-Ⅱ型线阵CCD原理与应用实验仪能够

6、解决上述问题。4、非接触测量物体尺寸的实验线阵CCD在非接触测量物体的尺寸方面得到广泛的应用，但是，如何从线阵CCD输出信号中捡取物体的尺寸信息？如何提高尺寸测量系统的精度与速度？如何使测量系统具有更高的测量精度？如何选用线阵CCD一直是困扰工程技术人员的问题，通过实验能够基本解决。尤其是照明光源对测量系统的影响问题只有通过实验才能解决。YHLCCDA-Ⅱ型线阵CCD原理与应用实验仪的测量范围与精度为：尺寸测量范围：2~9mm；测量精度：±0.005mm；稳定度不低于±0.002mm；有些CCD实验教学仪器采用“均匀面光源”，是一种“误导”。在正确的尺寸测量系统中不能采

7、用“均匀面光源”，而应该采用“远心照明光源”。这个问题已经在“图像传感器应用技术”书中阐述得非常清楚，不能选用“均匀面光源”的实验仪器，否则将误导学生。必须坚持选用“远心照明光源”为尺寸测量实验的“光源”，远心照明光源是建立在“主光线”理论基础上的。采用远心照明光源的CCD测量系统在非接触尺寸测量中不但能够获得高精度测量结果而且能够补偿被测物体位置微小位移引入的误差。5、非接触测量物体的倾斜角度实验在物体尺寸测量过程中由于物体的倾斜（被测物体与线阵CCD像元排列方向不垂直）必然会引入测量误差，如何消除该误差？必须先测出它的倾斜角度才能进行