1、 1 光电检测课程设计光电检测课程设计 题 目: 基于 CCD 的外圆锥度的非接触式测量 专 业: 测控技术与仪器 组 员: 指导老师: 2012 年 12 月 24 日 2 目录 摘要. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 一、研究背景. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 1、绝对测量 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 2、相对测量 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 3、非接触式测量与接触式测量的比较 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 二、外圆锥度测量方法. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 1、锥度的定义 错误错误!未定义书签。未定义书签。 2、锥度的测量方法 . 错
2、误错误!未定义书签。未定义书签。 三、系统组成及工作原理 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 1、光学系统 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 （1）测量原理 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 （2）CCD 的基本功能. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 （3）CCD 的选用 错误错误!未定义书签。未定义书签。 1)从 CCD 器件的分辨率方面分析 错误错误!未定义书签。未定义书签。 3)从 CCD 器件的使用率方面分析 错误错误!未定义书签。未定义书签。 2、机械结构 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 （1）旋转机构 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 （2）扫描机
3、构 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 3、电路设计 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 （1）CCD 驱动电路 错误错误!未定义书签。未定义书签。 （2）二值化电路 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 （3）脉冲填充和计数 错误错误!未定义书签。未定义书签。 4、数据采集与计算机接口 错误错误!未定义书签。未定义书签。 四、精度分析. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 五、总结 错误错误!未定义书签。未定义书签。 六、参考文献. 错误错误!未定义书签。未定义书签。 3 摘要 本文在分析了传统接触式测量外圆锥度的一系列弊端基础上， 考虑利用非接触式测量方 法：利用线阵CCD MN
4、3611传感器设计在线非接触工件锥度测量系统，该系统包括光、机、电、 算四部分，相辅相成，缺一不可。光学系统将被测工件成像在CCD的光敏面上；经过CCD驱动 电路和二值化处理以及连接计算机进行数据采集， 再将采集到的数据带入公式计算， 便可得 到被测工件外圆锥度； 而且， 机械系统中的旋转机构可以具有误差平均作用， 提高测量精度。 关键词：线阵CCD；非接触式测量；物方远心光路；对称读数 一、 研究背景 目前对于外圆锥度的测量方法大多为接触式测量，又可分为绝对测量和相对测量。 1、绝对测量 所谓绝对测量是指被测量和标准量直接比较后得到被测量绝对值的测量。如在平台上用 两直径相等的圆柱和量块测量
5、外圆锥，如图 1。将圆锥的小端朝下放置在平台上，然后在平 台上的锥体两侧放上圆柱 A、B，测量出尺寸 1 l。再将圆柱用两等高量块 h 垫高，并测出 2 l。 由图可知： h ll 2 tan 21 图 1：外圆锥锥度测量 2、相对测量 所谓相对测量 （比较测量） 是指被测量和标准量进行比较后只确定被测量相对于标准量 的偏差值的测量。 如用正弦尺测外圆锥锥度或万能工具显微镜坐标法测量锥度。 下图为万能 工具显微镜坐标法测量锥度： 4 图 2：用万能工具显微镜测量锥度 上图是在万能工具显微镜上借助测量刀对准锥体零件进行测量的例子。 测量时， 由万能 工具显微镜的横向读数装置分别测出大端和小端直径
6、 D 和 d：由纵向读数装置测出l尺寸， 则有图中可知： l dD 2 tan 3、非接触式测量与接触式测量的比较 无论是相对测量还是绝对测量，它们的精度都非常高，适合于检测锥度误差，但是并不 适合于生产过程中快速和方便的检测。 以上列举的绝对测量方法， 在获得所需的锥度值时需要高精度的平台和量块组， 而且在 组合这些量块的时候也是相当不方便的， 测量速度和测量效率都是非常低下的， 不适合于生 产的快速化。另外，测量所需要的量块的价格和保养维护等成本都是相当昂贵的。 而对于相对测量的正弦尺测量锥度的方法， 除了有绝对测量的缺点外， 在使用指示表找 锥体上的返回点时也是非常困难的，而且易引入人的主观误差，使得其重复性差；而利用万 能工具显微镜测量外锥锥度的方法除了使用昂贵的万能工具显微镜外， 其用于对准锥体的测 量刀上的刻线也是极易磨损掉的，所以万能工具显微镜不适合于进行大批量的准度测量。 综上所述，我们可以得出现有的外锥锥度测量方法中共有的一些缺点： 不适合于快速测量，效率低
