CCD光电式测厚仪及其系统的研究

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《燕山大学》 2003年

CCD光电式测厚仪及其系统的研究

赵世强  

【摘要】： CCD (电荷耦合器件)是一种性能独特的半导体光电器件，近年来在摄像、工业检测等科技领域里得到了广泛的应用。将CCD技术应用于厚度等几何量测量可以实现高精度、在线动态检测和非接触测量等要求，尤其对微小厚度变化量的测量具有很强的优势。 本文首先介绍了光学三角法测量原理，并对线阵CCD的工作原理进行了研究，以此为基础采用氦氖激光器为光源，设计了光学聚焦及成像系统，对线阵CCD外围电路的设计进行了理论设计和实验研究，最后设计了以CCD为光电转换元件，以微处理器为控制核心的非接触式厚度测量仪及其系统。 测量系统以斜射式光学三角法为测量原理，采用CCD作为光电转换元件。采用CPLD(复杂可编程逻辑器件)设计调试了CCD时序驱动电路，使整个驱动电路体积小，，缩短了周期，可随时修改设计，提高了电路的可靠性和灵活性。CPLD设计采用了MAX＋PLUS II开发环境完成器件的全部工作，使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。视频信号处理电路完成了原始信号的初级捕捉、滤波、视频放大等处理，设计了浮动阈值二值化处理电路，采用两路计数器对输出脉冲信号采样计数，最后送入微处理器进行运算处理，可实现测量值的储存、显示等，并设计了与上位机的通讯接口。 对CCD驱动及视频处理电路进行了试验，结果表明驱动电路能很好地与CCD配合，充分发挥CCD光电转换特性，输出稳定可靠的电信号。视频处理电路对影响CCD“像质”的主要噪声均有明显的抑制效果，提高了信噪比，为进一步的信号处理提供了高质量的信号。对微处理器控制部分进行了硬件设计和编程调试，并进行了系统整体误差分析。理论分析及实验表明，采用CCD为光电转换元件的非接触测量厚度法是可行的。

【关键词】：
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH821
【目录】：

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