基于CCD芯片的光电测径仪的研发（一）

  摘要：CCD光电测径仪是基于光电检测技术、非接触检测的一种高速棒、线材专用测径仪。具有检测精度高、响应速度快、抗干扰性好、可靠性高等特点，能够满足高速线材成产现场条件的使用要求。

  在现代的钢铁企业中，传统的产品尺寸检验是定期地对榨汁中的盘钢进行人工抽样检验，如果超差或产品不符合规定 ,则需要调整扎机。这就造成了劳动强度大 ,测量精度低等缺点。尤其是热轧待其冷却后才能用检验器进行测量 ,这无疑不能满足生产快节奏的现代企业的要求。在生产过程中,人们希望在生产线上动态无损地随时监控线径的微小变化,以便利用计算机进行直接调整,光电测径仪能够适应高温、高速热轧直径的在线测量。

  1、ccd光电测径仪的测量原理

  电荷耦合器件ccd(charge coupled devices)是一种新型固体成像器件。从结构上讲,可分为面阵和线阵两种,前者主要用于摄取图像,后者作为一种高灵敏度光电传感器的主要组成部分,在生产线上用于产品外形尺寸的非接触检测等。

  其测量扎件直径的原理图如图1所示。发光源发出的光经变换系统sp变换后,再经准镜l1准直后可获得平行性很好的平行光束。此光束照射在视场中的扎件上,再经过一组光学放大镜头l2、l3放大后成像于ccd感光面上。ccd器件把感光面上的光信息转换成与光强成比例的电荷量,用一定频率的时钟脉冲对ccd进行驱动,在ccd输出端得到被测对象的视频信号。经过二值化处理方法可实现对ccd输出的视频信号的边缘特征点提取出来,从而可以求得扎件的直径。

  图片1

  将ccd视频输出的脉冲调制信号经过低通滤波器后变成连续信号,其输出波形如图2(a)所示。该连续视频信号经微分ⅰ电路后输出视频信号的变化率,如图2(b)所示。该信号电压的最大值对应视频信号过渡区变化率最大点a及b。经过绝对值电路可将微分ⅰ电路输出的信号都变成同极性信号,如图2(c)所示。信号的最大值对应边界特征点。在经过微分ⅱ电路后,获得对应绝对值最大值处过零信号,如图2(d)所示。再经过过零触发电路后,输出两个过零脉冲信号,如图2(e)所示。这两个过零脉冲就是视频信号起止边界的特征信息。再用简单的数字脉冲电路将两个边缘特征点变为代表被测扎件直径大小的方波脉冲,如图2(f)所示。

  设高电平脉冲宽度为t,则被测扎件的直径d为：d=k×t式中k为比例系数。用高频晶阵脉冲测量高电平脉冲宽度可直接获得扎件的直径。

  下文继续为您进行介绍光电在线测径仪的系统组成和软件设计。

  本文由保定市编写

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