一種非接觸式ccd質(zhì)檢系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種非接觸式CCD質(zhì)檢系統(tǒng)。該系統(tǒng)以DSP為主控芯片，先采用平行光照射工件并在線(xiàn)陣CCD上成像；再利用高速模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器和高速緩沖存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)對(duì)線(xiàn)陣CCD信號(hào)的采集，送入主控芯片DSP；然后利用從線(xiàn)陣CCD采集到的圖像信號(hào)設(shè)計(jì)圖像測(cè)量算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的尺寸、直度和表面粗糙度等多項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)；最后利用顯示單元實(shí)時(shí)在線(xiàn)顯示檢測(cè)結(jié)果。本質(zhì)檢系統(tǒng)無(wú)需和被測(cè)工件接觸，能同時(shí)達(dá)到精確性和實(shí)時(shí)性上的要求，且系統(tǒng)高度集成，穩(wěn)定小巧。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種非接觸式CCD質(zhì)檢系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及質(zhì)檢系統(tǒng)，尤其涉及一種非接觸式CCD質(zhì)檢系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)一直是工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和自動(dòng)化 水平的提高，在全面質(zhì)量管理過(guò)程中，更需要先進(jìn)的、智能的檢測(cè)手段。接觸式測(cè)量通過(guò)與 被測(cè)物體的表面直接接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體表面參數(shù)的測(cè)量。此方法需要接觸工件，導(dǎo)致工件的 磨損，且重復(fù)測(cè)量精度差。非接觸式測(cè)量以光電、電磁等技術(shù)為基礎(chǔ)，在不接觸被測(cè)物體的 情況下，對(duì)物體表面的參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量。此方法在測(cè)量精度、測(cè)量速度、適應(yīng)性、對(duì)產(chǎn)品的 保護(hù)等方面均優(yōu)于接觸式測(cè)量。在某些尺寸測(cè)量、形狀判斷的特殊場(chǎng)合，使用傳統(tǒng)的接觸式 測(cè)量方法無(wú)法完成測(cè)量任務(wù)，如在有毒有害等惡劣環(huán)境下、在超高溫或超低溫環(huán)境下、被測(cè) 對(duì)象容易變形情況下等，此時(shí)需要用一種非接觸測(cè)量的方法來(lái)完成測(cè)量任務(wù)。
[0003] 非接觸式測(cè)量以其測(cè)量精度、測(cè)量速度、適應(yīng)性、對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)等方面的優(yōu)勢(shì)，在 質(zhì)檢系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。電渦流法、超聲測(cè)量法、電容測(cè)量法、激光三角法、機(jī)器視覺(jué) 測(cè)量等典型的非接觸測(cè)量方法，均因其對(duì)被測(cè)對(duì)象的特殊要求而在應(yīng)用上受限。因此，對(duì)測(cè) 量環(huán)境具有較強(qiáng)適應(yīng)能力的非接觸式質(zhì)檢系統(tǒng)的研究有很大空間。
[0004] 基于線(xiàn)陣CCD或者基于圖像測(cè)量算法的非接觸式測(cè)量系統(tǒng)已不鮮見(jiàn)，但將兩種技 術(shù)相結(jié)合的提法還少有提及。且現(xiàn)有的非接觸式測(cè)量方法多為對(duì)工件的某一種尺寸進(jìn)行測(cè) 量，能同時(shí)能對(duì)工件的直徑、直度和表面粗糙度等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量的質(zhì)檢系統(tǒng)更是頗為 鮮見(jiàn)。將基于線(xiàn)陣CCD的成像技術(shù)與圖像測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，利用高速處理器DSP作為整個(gè) 檢測(cè)系統(tǒng)的核心進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理和控制，全部控制邏輯由硬件實(shí)現(xiàn)完成，能同時(shí) 達(dá)到精確性和實(shí)時(shí)性上的要求，且系統(tǒng)高度集成，穩(wěn)定小巧。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型旨在開(kāi)發(fā)出一套低成本、高精度、高靈敏度、非接觸式的質(zhì)檢系統(tǒng)，用 以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種棒材、管材的直徑、直度、表面粗糙度等指標(biāo)的測(cè)量。
[0006] 本實(shí)用新型以DSP為主控芯片，先采用平行光照射工件并在線(xiàn)陣C⑶上成像；再 利用高速模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器和高速緩沖存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)對(duì)線(xiàn)陣CCD信號(hào)的采集，送入主控芯片 DSP ;然后利用從線(xiàn)陣CCD采集到的圖像信號(hào)設(shè)計(jì)圖像測(cè)量算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的尺寸、 直度和表面粗糙度等多項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)；最后利用顯示單元實(shí)時(shí)在線(xiàn)顯示檢測(cè)結(jié)果。其中圖 像測(cè)量算法的速度是決定能否實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)被測(cè)對(duì)象多項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)的關(guān)鍵，利用亞像素邊緣 定位技術(shù)在初定位的基礎(chǔ)上快速定位被測(cè)工件在線(xiàn)陣CCD上的影像邊緣，進(jìn)而根據(jù)光學(xué)成 像原理計(jì)算出被測(cè)工件的實(shí)際尺寸。本系統(tǒng)對(duì)測(cè)量環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)，且不與被測(cè)對(duì)象 接觸，在精度、速度和耐用性上都具有明顯優(yōu)勢(shì)。研究結(jié)果將進(jìn)一步推動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和 自動(dòng)化水平的提高，為非接觸式的質(zhì)檢系統(tǒng)帶來(lái)巨大的市場(chǎng)效益。
[0007] 本實(shí)用新型涉及的一種非接觸式CCD質(zhì)檢系統(tǒng)，含有：數(shù)據(jù)采集，可編程邏輯器件 CPLD和主控芯片DSP三部分，其中，
[0008] 數(shù)據(jù)采集部分：利用平行光照射被測(cè)工件，通過(guò)成像系統(tǒng)在線(xiàn)陣(XD上成像，經(jīng)A/ D轉(zhuǎn)換將C⑶上獲取的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過(guò)高速緩存將數(shù)字量送主控芯片DSP ;
[0009] 可編程邏輯器件CPLD :根據(jù)主控芯片DSP的地址、I/O控制信號(hào)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū) 動(dòng)線(xiàn)陣CCD，控制A/D轉(zhuǎn)換及高速緩存；
[0010] 主控芯片DSP :利用從線(xiàn)陣C⑶采集到的圖像信號(hào)設(shè)計(jì)圖像測(cè)量算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè) 對(duì)象的尺寸、直度和表面粗糙度等多項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)，最后利用顯示單元實(shí)時(shí)在線(xiàn)顯示檢測(cè) 結(jié)果；
[0011] (1)線(xiàn)陣c⑶的驅(qū)動(dòng)電路
[0012] 為了保證準(zhǔn)確采集圖像信號(hào)，必須向線(xiàn)陣(XD提供正確的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且向A/D轉(zhuǎn) 換器提供相應(yīng)的時(shí)序信號(hào)，保證CCD與A/D轉(zhuǎn)換器協(xié)調(diào)一致。在分析線(xiàn)陣CCD工作周期中 的光積分和電荷轉(zhuǎn)移兩個(gè)階段中影響測(cè)量精度的因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合質(zhì)檢系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合所 要求的精度、時(shí)間分辨率，及后續(xù)數(shù)據(jù)采集和處理的能力設(shè)計(jì)出線(xiàn)陣CCD的驅(qū)動(dòng)電路。
[0013] (2)圖像信號(hào)的采集和算法實(shí)現(xiàn)
[0014] 對(duì)工件在線(xiàn)陣C⑶上形成的圖像信號(hào)，以DSP為主控芯片，利用相關(guān)雙采樣電路、 高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器和高速緩沖存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)對(duì)線(xiàn)陣CCD信號(hào)的采集，然后利用采集到的圖像信 號(hào)確定被測(cè)對(duì)象的各項(xiàng)尺寸指標(biāo)。根據(jù)光學(xué)成像原理，可以利用物距、像距、被測(cè)工件在線(xiàn) 陣CCD上的影像大小計(jì)算出被測(cè)工件的實(shí)際尺寸，但被測(cè)工件在線(xiàn)陣CCD上的影像大小需 要利用影像的邊緣確定，因此，對(duì)圖像的邊緣檢測(cè)是確定圖像測(cè)量算法的重要環(huán)節(jié)。為了更 好的保證算法實(shí)現(xiàn)的速度，對(duì)圖像邊緣的定位必須迅速，這也是圖像測(cè)量算法的關(guān)鍵所在。
[0015] (3)檢測(cè)結(jié)果的顯示
[0016] 根據(jù)對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)指標(biāo)的要求，設(shè)計(jì)出能實(shí)時(shí)顯示產(chǎn)品直徑、直度、表面粗糙度等實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)的人機(jī)界面，便于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)時(shí)反饋控制。按工藝 要求正確設(shè)置好產(chǎn)品的直徑、直度、表面粗糙度的標(biāo)稱(chēng)值，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)參數(shù)的自動(dòng)反饋 控制和超差報(bào)警，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，液晶顯示器上可及時(shí)顯示系統(tǒng)的故障，方便用戶(hù)及時(shí) 排除，提高了對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的管理和操作的效率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是光學(xué)成像示意圖。
[0018] 圖2是非接觸式(XD質(zhì)檢系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 本實(shí)用新型所依據(jù)的測(cè)量原理如圖1所示：進(jìn)行測(cè)試的物體在合適的光源均勻地 照明后，運(yùn)用精密的光學(xué)系統(tǒng)就會(huì)將其成像，而這個(gè)影像的大小與被測(cè)物件的尺寸成一定 的倍數(shù)，再經(jīng)過(guò)一定的數(shù)據(jù)處理，就可以提取出被測(cè)物件的真實(shí)尺寸。
[0020] 圖2中，當(dāng)平行光束照射到被測(cè)物體上時(shí)，通過(guò)成像系統(tǒng)后，線(xiàn)陣C⑶接受光信號(hào) 成像后給出電荷信號(hào)，CDS相關(guān)雙采樣電路對(duì)電荷信號(hào)進(jìn)行去噪處理，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器將 CDS送出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，為了保證信號(hào)采集和處理的速度相匹配，先將數(shù)字信 號(hào)經(jīng)過(guò)高速緩存后再送基于DSP構(gòu)建的圖像處理器進(jìn)行圖像指標(biāo)的測(cè)量，最后通過(guò)液晶顯 示給出對(duì)產(chǎn)品指標(biāo)的檢測(cè)數(shù)據(jù)。采用DSP作為整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的核心進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處 理和控制，全部控制邏輯由硬件實(shí)現(xiàn)完成，能同時(shí)達(dá)到精確性和實(shí)時(shí)性上的要求，且系統(tǒng)高 度集成，穩(wěn)定小巧。
【權(quán)利要求】
1. 一種非接觸式CCD質(zhì)檢系統(tǒng)，其特征在于，含有：數(shù)據(jù)采集，可編程邏輯器件CPLD和 主控芯片DSP三部分，其中， 數(shù)據(jù)采集部分：利用平行光照射被測(cè)工件，通過(guò)成像系統(tǒng)在線(xiàn)陣C⑶上成像，經(jīng)A/D轉(zhuǎn) 換將CCD上獲取的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通過(guò)高速緩存將數(shù)字量送主控芯片DSP ; 可編程邏輯器件CPLD :接收主控芯片DSP的地址、I/O控制信號(hào)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)線(xiàn) 陣CCD，控制A/D轉(zhuǎn)換及高速緩存； 主控芯片DSP:接收線(xiàn)陣CCD采集到的圖像信號(hào)，利用圖像測(cè)量算法確定被測(cè)對(duì)象的尺 寸、直度和表面粗糙度等指標(biāo)，并顯示結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK203894623SQ201420312402
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】賈曉芬, 趙佰亭, 楊芝權(quán), 張邦澤, 黃賢波 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)