ccd检测技术应用和发展

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1、CCD检测技术应用和发展　　摘要：CCD应用技术已成为集光学、电子学、精密机械与计算机技术为一体的综合性技术，并被广泛应用于现代光学和光电测试技术领域。本文主要介绍了CCD技术国内外研究的有关情况，探讨了CCD技术的发展趋势。关键字：CCD;尺寸检测中图分类号：V448.15+1文献标识码：AAbstract:CCDtechnologyhasbecomeasetofappliedoptics,electronics,precisionmachineryandcomputertechnologyfortheintegratedtechnologies,andiswi

2、delyusedinmodernopticalandoptoelectronicmeasurementtechnology.ThispaperdescribesresearchonCCDtechnologyathomeandabroad,andtoexploretheCCDtechnologytrends.Keywords:CCD;Sizedetection一．概述电荷耦合器件(ChargeCoupleDevice，CCD)是一种以电荷为信号载体的微型图像传感器，具有光电转换和信号电荷存储、转移及读出的功能，其输出信号通常是符合电7视标准的视频信号，可存储于适当的

3、介质或输入计算机，便于进行图像存储、增强、识别等处理。自CCD于1970年在贝尔实验室诞生以来，CCD技术随着半导体微电子技术的发展而迅速发展，CCD传感器的像素集成度、分辨率、几何精度和灵敏度大大提高，工作频率范围显著增加，可高速成像以满足对高速运动物体的拍摄，并以其光谱响应宽、动态范围大、灵敏度和几何精度高、噪声低、体积小、重量轻、低电压、低功耗、抗冲击、耐震动、抗电磁干扰能力强、坚固耐用、寿命长、图像畸变小、无残像、可以长时间工作于恶劣环境、便于进行数字化处理和与计算机连接等优点，在图像采集、非接触测量和实时监控方面得到了广泛应用，成为现代光电子学和测试技术

4、中最活跃、最富有成果的研究领域之一。二．国内外研究状况CCD检测技术作为一种能有效实现动态跟踪的非接触检测技术，被广泛应用于尺寸、位移、表面形状检测和温度检测等领域。1尺寸测量7由CCD传感器、光学成像系统、数据采集和处理系统构成的尺寸测量装置，具有测量精度高、速度快、应用方便灵活等特点，是现有机械式、光学式、电磁式测量仪器所无法比拟的。在尺寸测量中，通常采用合适的照明系统使被测物体通过物镜成像在CCD靶面上，通过对CCD输出的信号进行适当处理，提取测量对象的几何信息，结合光学系统的变换特性，可计算出被测尺寸。1997年，J.B.Liao等将CCD摄像系统应用在三

5、维坐标测量机(CoordinateMeasuringMachine，CMM)上，实现了三维坐标的自动测量。他们将一个面阵CCD安装在与CMM的3个轴线都成45°角的固定位置，通过计算机视觉系统与CMM原来的控制系统连接来控制探头和工件的移动，以此探测探头和工件的三维位置。该方法不需要对原CMM系统进行改变，只要将CCD视觉系统连入原有的测量机即可。由于测量系统中只用一个面阵CCD，从而简化了测量系统结构，降低了系统成本，减小了因手工操作引起的误差，提高了测量效率，并能避免单独使用CCD测量时，因光衍射而造成的边缘检测误差，可用于工件三维尺寸的精确测量。2形变测量尽

6、管利用线阵CCD测量材料变形具有非接触、无磨损、精度高、不引入附加误差、能测量材料拉伸的全过程，特别是测量材料在断裂前后的应力应变曲线，得到材料的各种极限特性参数等优点，但只能测量材料拉伸时在轴线方向的均一形变。为此Scheday,Miehe和Chevalier等人开展了采用面阵CCD测量材料形变的研究。在此基础上，StefanHartmann等人借助面阵CCD研究了橡胶材料在拉伸和压缩时的形变情况。即在圆柱7形黑色测试样品的轴线方向等距标定几个白点，用CCD摄取相应图像并送入计算机进行处理，通过检测白点标记间的距离来计算样品受力时轴向的形变，并通过轮廓检测算法得

7、到轴对称的圆柱型样品的轮廓尺寸，经过数据校正，可计算出被测样品半径方向上的形变。这种方法可同时获得两个方向上的形变量，并测量出材料被压缩时的非均一形变。3三维表面测量由于CCD传感器能同时获取被测表面的亮度和相位信息，因此，将CCD和计算机图像处理技术与传统的三维表面非接触光学测量方法相结合，可实时测量物体形变、振动和外形。随着CCD工艺水平的提高，面阵CCD被广泛应用于三维表面测量。1996年，B.Skarman等提出了相变数字全息测量法。此后，F.Chesn、C.Quan、P.S.Huangv、G.Pedrini等人分别在有关测量方法中应用了CCD技术，从CC

8、D图像中获