基于线阵CCD的精密尺寸测量系统

摘要

现有尺寸测量方式精度低,测量费时费力。为了提高尺寸测量的精度,使测量系统便携化,操作简单,文中实现了一种基于线阵CCD的精密尺寸测量系统。文中提出新的象元细分方法,将2个像元间距为8μm的线阵CCD等距错排并以60°斜放,可突破像元间距对测量精度的限制,将最大测量误差减小为2μm,在此基础上采用浮动阈值方法进行数据处理,实现高精度尺寸测量。利用FPGA进行硬件描述实现线阵CCD的驱动,对CCD的输出信号进行差分放大,采用硬件滤波方法消除曝光积分和转移过程中的电子学噪声,采用10位模数转换器实现数字量的并行输出,FPGA内部FIFO存储数字量结果。系统充分利用FPGA的可编程资源,有效降低了硬件设计复杂度,无需上位机或者ARM,节约成本,系统小型化便携化。实验表明,该系统有效克服光源及电子学噪声影响,可对1 mm-29 mm的中型尺寸物体进行测量,误差小于2μm。