[發(fā)明專利]基于電子細(xì)分技術(shù)的高精度光學(xué)測(cè)微儀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710030760.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108317957A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王威立;栗文雁;李春杰;李達(dá);王曉雷;蔣志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王威立
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/02
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/02;G01B11/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明了基于曲線擬合法的線陣CCD傳感器電子細(xì)分方法，并通過(guò)坐標(biāo)變換加快圖像處理的速度，提高光學(xué)測(cè)微儀器的測(cè)量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種基于多項(xiàng)式曲線擬合電子細(xì)分技術(shù)的非接觸檢測(cè)物體直徑、厚度等信息的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

早期采用的機(jī)械式檢測(cè)儀，一般都是將被測(cè)物體與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量器具進(jìn)行比較，從而得出測(cè)量結(jié)果，這種方法比較直觀，但是測(cè)量精度相對(duì)較低。大多數(shù)機(jī)械測(cè)量?jī)x器都是接觸式測(cè)量，其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量操作簡(jiǎn)單方便，制造成本低，測(cè)量范圍廣；缺點(diǎn)是測(cè)量時(shí)對(duì)被測(cè)物體有一定的損壞，無(wú)法測(cè)量柔性和彈性物體，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量，測(cè)量效率低。常用的機(jī)械式測(cè)微儀器有游標(biāo)卡尺、千分尺等。

光學(xué)測(cè)微儀器的測(cè)量原理是將光束投射到被測(cè)物體，通過(guò)感光元器件接收被測(cè)物體的投影或像；對(duì)感光元器件得到的信號(hào)進(jìn)行電子運(yùn)算處理計(jì)算出投影或像的大小即可得到被測(cè)物體的尺寸。

在中國(guó)專利文件CN 102087100A中，采用的平行光為脈沖激光，平行光經(jīng)過(guò)待測(cè)線纜遮擋而部分射出進(jìn)行匯聚后，最后投射到光電傳感器轉(zhuǎn)化成模擬電信號(hào)，最后采用FPGA對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和運(yùn)算。被測(cè)物體和光電傳感器之間需要有一套光學(xué)成像鏡頭，成本較高。

在中國(guó)專利文件CN 103673906 B中，采用激光束照射到旋轉(zhuǎn)多面體轉(zhuǎn)鏡上形成激光掃描扇區(qū)，進(jìn)行大口徑工件外徑的測(cè)量，工件的外徑依賴于多面體轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)速度，對(duì)電機(jī)的穩(wěn)定性要求性很高。

現(xiàn)有的光學(xué)非接觸式測(cè)徑裝置有兩類(lèi)：一是采用激光作為光源，光線經(jīng)過(guò)被測(cè)物體后，通過(guò)光學(xué)鏡頭成像到圖像傳感器上；二是采用旋轉(zhuǎn)的棱鏡形成激光掃描束，對(duì)被測(cè)物體掃描檢測(cè)。上述裝置都存大體積，成本高等問(wèn)題，使光學(xué)測(cè)徑裝置無(wú)法得到廣泛推廣和使用。

在采用線陣CCD傳感器對(duì)物體進(jìn)行邊緣檢測(cè)中，線陣CCD傳感器的像元的尺寸大小決定了測(cè)量的精度。由于技術(shù)的制約，線陣CCD傳感器像元大小最小僅達(dá)到4.7×4.7μm，且其價(jià)格昂貴，像元尺寸為14×14μm線陣CCD傳感器應(yīng)用較為廣泛，因此要達(dá)到μm級(jí)別的精度必須采用電子細(xì)分技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明了基于曲線擬合法的線陣CCD傳感器電子細(xì)分方法，并通過(guò)坐標(biāo)變換加快圖像處理的速度，提高光學(xué)測(cè)微儀器的測(cè)量精度。

如圖1所示，測(cè)徑儀由LED光源平行光管1、線陣CCD傳感器3和圖像處理系統(tǒng)5組成，被測(cè)物體2放置在LED光源平行光管1和線陣CCD傳感器3之間，進(jìn)行非接觸式測(cè)量。發(fā)光LED二極管經(jīng)過(guò)一系列光學(xué)鏡片和小孔后形成平行光，并照射到被測(cè)物體2，最后投射到線陣CCD傳感器3把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，數(shù)字圖像處理系統(tǒng)5對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理，并把處理結(jié)果通過(guò)顯示系統(tǒng)6顯示出來(lái)。

圖1為測(cè)徑儀的工作原理圖。

圖2為像元感光信號(hào)坐標(biāo)圖。

圖3、圖4分別為像元感光信號(hào)坐標(biāo)局部放大圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

結(jié)合圖2、圖3和圖4對(duì)系統(tǒng)工作做進(jìn)一步說(shuō)明。