基于线阵CCD的边缘测量及重构技术研究

摘要

随着生产与科学技术的迅速发展，对测量的精确度、测量效率以及测量的自动化程度的要求也越来越高。传统的检测技术很难适应这种新的要求，于是基于CCD图像传感技术的图像测量系统得到了很快的发展。近二十年来，CCD技术已经广泛应用于军用和民用各个领域，在检测和监控方面的应用也越来越普及。 本文应用线阵CCD-TCD1501D对小尺寸直径和边缘高精度测量进行了研究。首先通过对线阵CCD测量装置的系统分析确定了光学系统的构成和线阵CCD信号输出处理系统的方案。基于线阵CCD的精确测量系统是在平行光的照射下，线阵CCD输出的信号经过放大、滤波、二值化后输入到单片机，由单片机完成数据的采集和处理。 实验中，为了减小测量误差，通过线性拟合对测量数据进行标定，最后对采集的边缘测量数据由多项式最小二乘法进行曲线拟合将被测物二维纵截面边缘重构出来。 实验结果表明本测量方案切实可行，相对于传统的测量方法具有精度高、可以非接触测量等优点。

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声明

第1章绪 论

1.1课题研究的背景和意义

1.2 CCD简介及CCD技术的发展

1.3国内外研究发展现状

1.4课题的任务

第2章线阵CCD尺寸测量的应用方法概述

2.1激光衍射测量法

2.2投影成像测量法

2.3透镜成像测量法

2.4本系统使用的测量方法

2.5本章小结

第3章测量系统总体方案设计和信号处理方法

3.1高分辩率CCD系统

3.1.1线阵CCD器件的基本结构和工作原理

3.1.2TCD1501D的驱动时序发生器

3.1.3光源的选择及分析

3.2基于单片机的数据采集、处理、发送系统

3.2.1单片机工作电路

3.2.2数据放大电路

3.2.3滤波电路

3.2.4二值化电路

3.2.5数据传送串口电路

3.3 CCD信号处理方法

3.3.1 CCD信号二值化研究

3.3.2线阵CCD的输出信号特性

3.3.3信号二值化处理方法

3.4本章小结

第4章系统软件设计

4.1系统与上位机通信

4.1.1单片机串口的初始化

4.1.2串口通信的上位机程序设计

4.2单片机系统程序设计

4.3本章小结

第5章边缘测量实验及重构

5.1实验系统电路连接

5.2 CCD驱动电路信号测试

5.3系统测量实验

5.3.1系统标定测量

5.3.2截面轮廓测量及重构

5.4系统误差分析

5.5本章小结

第6章总结

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢