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欧勒分析影响测径仪测量的几个因素及改进方法


欧勒了解,在现代工业生产过程中,生产现场对线材、棒材、管材外径需在线实时检测,并提出了愈来愈高的要求,在国内外均有光电测径仪问世,光电测径仪采用线阵CCD作为传感器,实现高精度的线径自动化检测。

1、CCD
CCD应用技术是一项具有广泛应用前景的新技术,二十多年来,CCD技术取得的惊人进展足以说明这一点。CCD已经在三大领域得到广泛的应用:摄像、信号处理和存储。它之所以能在图像测量领域中得到广泛的应用,是因为它具有精度高、转化率高、功耗低、尺寸小、寿命长、性能稳定等优点。测径仪就为利用线阵CCD生产制造的精密测量仪器,目前,蓝鹏光电测径仪的测量精度已经可以达到0.003mm。是高性能的在线实时检测设备。测量数据准确方便,为广大厂家所青睐。

2、影响测量的几个因素及改进方法
通过理论分析和CCD小尺寸测量时的实际数据表明,线阵 CCD在测量几何尺寸时,利用计算机软件可读取由CCD器件传输过来的图像,其读取的最小单位为一个像素,因此该系统误差也是一个像素的所对应单位。

(1) 垂直摆动

在测量某些物体时,由于被测物件往往是运动的,当被测件沿垂直运动的方向有摆动,且振动方向沿光轴方向摆动时,则测量的工作距离发生变化,导致透镜系统的放大倍率的改变,放大倍率的误差而引起测量误差,为减少由垂直方向摆动引起的误差,要求机械系统在垂直方向有一定的减振措施,光学系统中尽量使光线变的平行。而光电测径仪采用平行光源测量,光源的平行度非常好。

(2) 沿光轴方向的振动

当待测物沿光轴方向振动时会使被测件轮廊在CCD上成像的清晰度发生变化,导致CCD输出信号波形在轮廓边缘处有一暂缓的过渡区,这种清晰度随着轮廓界线在视场中的不同位置也有所不同,因此视场中央成像质量总是优于边缘视场,这种情况在放大测量中尤甚,当测量具有光吸收特性的介质时,由于吸收系数的影响,CCD输出信号的变形就会很大,这种渐缓的过渡区在确定被测件的轮廓位置或明暗区界线的位置时,便产生较大的误差,在程序设计中对二值化处理采用动态阈值,以提高系统的抗干扰能力。而同时,蓝鹏测控测径仪采用多种技术,已经彻底消除了抖动误差。

(3) 光路影响

实呩使用CCD时,发现CCD的输出信号幅值随视场上沿 CCD阵列方向的长度变化而变化,另一方面自然光不是严格意义上的平行光。本身光能不均匀,而引起CCD器件接收到的信号产生变化,实测结果还表明这种变化还是相当大的,为提高光能质量,尽可能使用平行光照明方式,就可大大臧少光源和摆动的影响,光电测径仪采用高亮度且光能均匀的二极管作为点光源,其经过处理所产生的光源平行的非常高。另外当采用固定阈值进行二值化时,也会产生很大的误差,结合前面的分析对CCD接收信号进行二值化处理,其阈值根使用环境和条件逬行调节。

(4) 电路电压影响

实测过程中还发现电源电压的波动对测量结果也有较大的影响,为减少电源电压的影响,采用直流稳压源供电,如用交流稳压电源供电,可使用大的滤波电容,光电测径仪采用宽电压设计,能都做到精准测量。

(5) 数据采集和处理时间

CCD是一种积分器件,视频卡送过来的数据是以积分方式取样的,所以积分时间还会影响测量精度。为了得到最佳精度,使数据采集和处理时间间隔尽可能接近CCD器件的积分时间。

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