利用線陣 CCD 進行物體外形尺寸的測量

實驗十二 利用線陣CCD進行物體外形尺寸的測量一、實驗目的通過實掌利陣CD進非觸量尺寸基原和法用實例二、實驗準備內(nèi)容1. 利用線陣線陣A上。當被勻明被體A過像鏡像到D像面測體像黑形根輸波，測得體A像的寸，再據(jù)像鏡物關系，ADDD/A

線陣CD的出號UO隨光的化系線的此用UO擬分布。采用值處方將體邊信圖31中的1與N檢出是單捷的法。2.二值化處理方法圖圖圖中C號行脈C的上沿于CD結(jié)束UG為色分輸出號它經(jīng)反放大后的輸電信為提圖32所示UG的號征的邊緣息采如圖33所示的定值值處電路。N1和與N2物體A為DN

N

2 1 0與N2為D圖二值化電3.

D(N2)L0

為樣沖P計器的數(shù)N2N1鎖鎖存數(shù)N2N1其差送系適于測體的置它的運動圖31中體A物沿光做垂直向動根光分布變樣以A三、實驗所需儀器設備裝有PC臺；四、實驗內(nèi)容及步驟1．實驗內(nèi)容素。2．實驗步驟（一）實驗準備上；圖線陣圖型”實驗打單是打原曾存的數(shù)文進察而“?！辈藛螢樗繑?shù)保到指文夾設驗連續(xù)菜單儀器執(zhí)連其顯算界上數(shù)據(jù)與曲”單別用以式是曲線形方式顯所得數(shù)信“0”為線計界上留示最時間以便實者夠速觀到信波的化但它不能“它算機性能擇更的示間于察積時”“頻率等都以應的拉箭164（二）的標定（1）將直徑為所示；圖3-7尺寸測量軟件界面并在底用式提實者該步圖38中示請將準棒插入試察曲線實者該提示φ5的插測試后根曲波調(diào)驅(qū)頻率積時使號形輸幅適測需注意對不能使CD輸信波現(xiàn)“和象，則影響量度。圖38中設積（）選擇當閾值值電的擇則能檢測物的正形寸形尺信處線變化也大為可選定值“17再“一，（7）調(diào)整學像統(tǒng)焦與光注觀輸號波使號形映尺寸信的化緣陡像光系調(diào)得測量統(tǒng)精越整好學統(tǒng)一步；圖3-8（8）在軟界的示進操作將卡或分量的準測尺值入到圖39所的已值入中再下一軟自計光學統(tǒng)的放大β并示新出圖310所的面再下步出“成，實驗3-9實際物外尺的量儀都要述標過程只經(jīng)上標能夠用于圖像元據(jù)變率將生由變變率的像序值位值為N1，將由變過化最大的列“N2，所察的1與N2值入表3，重上過，行多測后測代公（31便以光學。7Ni2N）i7D

式中D7表光學放大倍率β的測量二值化測量值（N2N1（閾值V）物方尺寸像方計算尺寸光學放大倍率β（三、非接觸測量體外形尺寸（持述置變?nèi)∠铝繉W統(tǒng)大率標件裝其尺的被件，（2）將閾電的進設為8量物直一相數(shù)入表2，（3）（4）（5）（6）表被測件外徑的測量二值化測量值（N2N1（閾值98）物方尺寸二值化測量值（N2N1（閾值17）物方尺寸3．結(jié)束與關機（1）（2）（3）（4）（5）四、實驗總結(jié)1、寫出驗結(jié)為何種值測結(jié)有差造這差原因2、3、4、5、變化？附錄一 TCD2252D手冊CD圖傳器傳器可于色真彩像掃和CR它部含3列270像元光二管該件工在V驅(qū)（沖、1V源件。一、結(jié)構(gòu)特點：1、像敏元目具有3三色B并的元陣行為202、像敏元寸：888（相鄰像元心亦為83、PN4、5、路；6、腳二、特性參數(shù)：如表所示為溫，A表TCD2252D的特性參數(shù)光學╱電子特性參數(shù)：特 性符號最小值典型值最大值單位靈敏度紅—7.0—V╱lx·s綠—9.1—藍—3.2—光響應非均勻性PRNU(1)—1020PRNU(3)—312寄存器不平衡性——3飽和輸出電壓3.03.2—V飽和曝光量SE——暗信號電壓VDRK—2.06.0暗信號非均勻性DSNU—4.08.0直流電源耗散PD—250400總轉(zhuǎn)移效率92——輸出阻抗ZO—0.31.0kΩ直流信號輸出電壓VOS3.05.58.0V隨機噪聲—0.8—三、電路原理圖所示。和與信號；器件圖圖12所示將3線陣CD的本結(jié)構(gòu)造同片片其覆三色所示器件。如表所示為表TCD2252D管腳定義管腳號符號功能描述管腳號符號功能描述1信號輸出（藍）12SS地2信號輸出（紅）13CR1A1時鐘1（第一相）3SS地14SH1轉(zhuǎn)移柵14NC未連接15CR2A1時鐘1（第二相）5RS復位柵16VDD電源（數(shù)字）6末級時鐘（第二相）17CR1B末級時鐘（第一相）7SS地18鉗位柵8時鐘2（第二相）19SP采樣保持柵9轉(zhuǎn)移柵320OD電源（模擬）10CR1A2時鐘2（第一相）21SS地轉(zhuǎn)移柵222OS1信號輸出（綠）4949與其驅(qū)脈如CPRP的位系圖14所示反了轉(zhuǎn)移程與所示。PAGEPAGE72 驅(qū)動波形與同步脈沖的關系：由于和信號。和信號。RSRS

SH應于CD第有輸號（圖T17所示。TD25D器的譜響圖18所示別在20nm短（550nm附錄二 TCD1251UD2700像的敏極當掃張3圖時可達到8線20P的精或當描張A412所示，為件。一、結(jié)構(gòu)特點：2、敏元寸：11（相鄰像中亦為1PN4驅(qū)脈~V的脈部有樣電位路電移電；腳二、光學與電氣特性參數(shù)：（極限工作D151D的限數(shù)表b21所示作千不超過極限值否將壞件詳見釋。特性描述符號工作范圍單位時鐘脈沖電壓V?特性描述符號工作范圍單位時鐘脈沖電壓V?V轉(zhuǎn)移脈沖電壓VSH復位脈沖電壓VRS電源電壓（驅(qū)動）VDD-0.3～15工作溫度-25～60℃貯藏溫度（注釋1：所有電壓均以SS和VS終端（地）為參考。所示。表的管腳定時鐘（第一相）SH轉(zhuǎn)移柵1B時鐘（第二相）復位柵2A末極時鐘（第一相）信號輸出2B末極時鐘（第二相）補償輸出電源懸空SS地表所示為VCR源為A表TCD1251UD的參數(shù)特 性符號最小值典型值最大值單位注釋靈敏度R263544V╱lx.s（注釋2）光響應非均勻性PRNU(1)——10（注釋3）PRNU(3)—38（注釋10）寄存器不平衡性——3（注釋4）飽和輸出電壓1.71.9—V（注釋5）飽和曝光量SE——（注釋6）暗信號電壓VDRK—0.52（注釋7）暗信號非均勻性DSNU—13（注釋7）直流功率消耗PD—180270總轉(zhuǎn)移效率92——輸出阻抗ZO——1kΩ動態(tài)范圍—3800——（注釋8）直流信號輸出電壓VOS4.55.87.0V（注釋9）直流補償輸出電壓VDOS4.55.87.0V（注釋9）直流差動誤差電壓—20200隨機噪聲—0.9—（注釋（注釋2）采用采用50%定。xPRUN定義為： x式中x為均勻照度下全部輸出信號的平均值，x為輸出信號與x的最大偏差值。（注釋4）此為SE定義如下：2699xnxn1

n1 x

100（）其中xn與xn1

為相鄰兩個像敏單元的輸出信號，x為所有輸出信號的平均值。（注釋為所有有效像敏單元的最小飽和輸出電壓。（注釋6）SE定義如下：SE

R

（注釋為所有有效像敏單元的暗信號電壓平均值DSNU定義為在VMDK最大暗信號電壓條件下VDRK與VMDK的差值。如圖（注釋8）DR定義為：DR

VSATVDRK因VDRK與越短則值越大。（注釋9直流信號輸出電壓與直流補償輸出電壓定義如圖所示：（注釋5%飽和曝光量（典型值）下測定，定義為相鄰兩個像元的最大電壓值。（注釋。標準輸出的偏差值σ的定義如圖F2-6示隨機噪聲可以通過下面的過程公式進行計算：1)在一次讀出過程中，像元n和n+1的位置相對固定。2)在視頻輸出周期內(nèi)的200ns區(qū)間內(nèi)采樣，得到和3)ΔV=Vn–4)重復步驟2)、3)次，得到：

1301i

1

30 (Vi)2j1

i5)重復步驟2)、3)、4)30

1 101 j16)隨機噪聲= 2

j所示。特 性符號最小值特 性符號最小值典型值最大值單位時鐘脈沖電壓高電平VCR4.55.05.5V低電平0—0.5轉(zhuǎn)移脈沖電壓高電平VSH4.55.05.5V低電平0—0.5復位脈沖電壓高電平VRS4.55.05.5V低電平0—0.5電源電壓VOD12.013.0V（）驅(qū)動脈時相性（a2℃）表TCD1251UD時間相應特性特 性符號最小值典型值最大值單位時鐘脈沖頻率—0.52.0MHz復位脈沖頻率—1.04.0MHz時鐘電容—350400PF末級時鐘電容—1025PF轉(zhuǎn)移柵電容—1030PF復位柵電容—1030PF如表B26所示為TD51D驅(qū)脈之的關（間隔些時表驅(qū)動脈沖相位關系特性描述符號最小值典型值(注釋12)最大值單位SH與脈沖間隔t1,t50100－nsSH脈沖上升時間，下降時間t2,t4050－nsSH脈沖寬度t35001000－ns脈沖上升時間,下降時間t6,t70100－ns脈沖上升時間,下降時間t8,t10020－ns脈沖寬度t940250－ns與脈沖時間150－ns視頻數(shù)據(jù)延遲時間（注釋13）t12,t13－90—ns輸出延遲時間t14—10－nst15—125－ns（注釋12）典型值是在fS＝10MHz條件下測定（注釋13負載電阻為10k。與積時的系圖210所示為線陣在X與Y如圖210所示為C151D的形寸有尺數(shù)以m為計量單。通過察的形寸據(jù)可發(fā)陣D心像（150元并在它機械（注（注（注）璃厚面上污然后在凈環(huán)下其干請注器的械動過熱會致附錄三 實驗儀使用說明一、儀器各部件介紹成像測安統(tǒng)照系AD數(shù)集與算接等要6個部組。如圖線陣驅(qū)動器中1、像（中2、測體機構(gòu)中3下描構(gòu)便晰可見掃機（中4、掃固螺（中、掃照光（中、條碼安裝板中14、色陣D數(shù)整位圖中電調(diào)電（中9的內(nèi)部的利用二、更改實驗過程對儀器的改裝方法從圖31可見器在行圖掃與碼別驗狀像（中4）4卸的軸固需要瞄構(gòu)實振動尺檢實可將4固螺釘擰再下描后可以被桿裝到量置行測量振測量通不組的能夠成近實的量系實利儀器成三、線陣工作參數(shù)的調(diào)整需要63平衡對度數(shù)起來較煩廠經(jīng)調(diào)得常想時應量要輕易整果要調(diào)整程以開螺釘再行整時一要將放大率小整值電后返調(diào)放率不能次整到反相機線陣所示的以驅(qū)如圖33所“外置陣D機，把實驗可“置陣CD相安在己想為2700像元單列件TD51D一實儀時提兩（色黑白線陣CD器件驅(qū)與據(jù)集統(tǒng)使驗的用強更開學與教師設思路與新維此不但應科關程實驗學且是士博士究及附表外接相機插座的管腳定義接口器件型號管腳號信號定義說明DB91驅(qū)動脈沖3復位脈沖5模擬輸出信號6SH轉(zhuǎn)移脈沖8+5V電源92、4、7五、配件說明實驗備3種格驗棒于體形寸測量驗它分為35與3固定安插內(nèi)行量被桿固到插座后為圖33所示的件，實驗安底與量的方具配關驗棒圖尺寸測量實驗裝置

圖實驗棒與座3、35所示該置稱“斜度量驗件擬范圍許，此一件可進更角的際測量實驗。實驗的量方中保符設參行量軟便4、振動測量實驗目標棒（擰振提它具有弦律動裝帶動下做往運行動量程后直電將“標棒正規(guī)進左方向反周運擬物做水平置陣D目標每時段的位來輸位隨時變的期數(shù)函數(shù)變化規(guī)即電拖下“目棒的動律正弦函數(shù)標了量學統(tǒng)的大率可測出體

圖物體傾斜實驗試件圖振動實驗目標棒改變流機電壓速將之化標將隨做速動物體非期附錄四 編程手冊線陣1.1隨線陣所示的FB4-1光盤內(nèi)容目錄內(nèi)容軟件實驗軟件驅(qū)動實驗儀驅(qū)動程序SDK用戶二次開發(fā)SDK軟件開發(fā)包文檔軟件開發(fā)及使用手冊1.2使用說明1.2.1軟件的安裝進入盤件，行Seup.e，選盤自運出如圖1所圖圖41所示安到D盤確定件點“一步則動入圖42所示的面，程序件顯出要裝的下一，動入圖43所示的界面。圖顯示將被安裝的程序根據(jù)面示內(nèi)確您是進下步作如果有動則“一，圖復制文件的界面圖點擊取自結(jié)制過。則將件制完。復制成安驅(qū)程序在裝動序過程可出圖45所的提示：圖可能提出的提示選擇仍繼則程序程繼進。到彈圖46所示的面，圖程序安裝完畢界面1.2.2檢驗安裝程序?qū)崈x計用SB連接連打?qū)嶋姽闾岬叫碌亩?、二次開發(fā)SDK軟件包使用說明簡介線陣D用發(fā)驗（LADI的D（以簡稱D是為合線陣D應開實LDDI型（下稱實儀推的件發(fā)包K組成的2.3 如何使用2.3.1 在C工中接接入庫LDD_lb后即像用它文中的數(shù)API① ② Win32的實③ Win32④函數(shù)。⑤Win32調(diào)用實例VC調(diào)動庫方請考C示（于KDo目下。VB調(diào)動庫方請考B示例于KBmo目下。2.4 API函數(shù)APIAPI表API函數(shù)快速索引列表序號功能函數(shù)名稱函數(shù)描述頁碼1基本功能打開實驗儀652關閉實驗儀653參數(shù)設置實驗儀參數(shù)設置664數(shù)據(jù)采集實驗儀數(shù)據(jù)采集函數(shù)675控制函數(shù)實驗儀光源控制函數(shù)706實驗儀電機控制函數(shù)717版本信息獲得實驗儀SDK版本信息718獲得實驗儀驅(qū)動版本信息72API參數(shù)聲明：描述：說明：={}else{}

參數(shù)聲明：WINAPI(描述：參數(shù)：聲明：WINAPI(描述：參數(shù)：參數(shù)聲明：描述：參數(shù)：

對應代碼描述函數(shù)返回成功FALSE無效的參數(shù)項目說明：={}else{}

={}else{}

={}else{}

參數(shù)聲明：int描述：參數(shù)：Data

采集道設（14，有在bMoe為0時可;1—G2—B3—R4—0 成功其他 說明：采集請存采數(shù)的指變開足大內(nèi)存間否會生溢出錯誤。=0,1);!=0){}=0,2);!=0){}=0,3);!=0){}=0,4)