一種非接觸式ccd質(zhì)檢系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種非接觸式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器實現(xiàn)對線陣CCD信號的采集，送入主控芯片DSP；然后利用從線陣CCD采集到的圖像信號設(shè)計圖像測量算法，實現(xiàn)對被測對象的尺寸、直度和表面粗糙度等多項指標的檢測；最后利用顯示單元實時在線顯示檢測結(jié)果。本質(zhì)檢系統(tǒng)無需和被測工件接觸，能同時達到精確性和實時性上的要求，且系統(tǒng)高度集成，穩(wěn)定小巧。
【專利說明】一種非接觸式CCD質(zhì)檢系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及質(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)量檢測一直是工業(yè)生產(chǎn)中的一個重要環(huán)節(jié)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和自動化 水平的提高，在全面質(zhì)量管理過程中，更需要先進的、智能的檢測手段。接觸式測量通過與 被測物體的表面直接接觸，實現(xiàn)對物體表面參數(shù)的測量。此方法需要接觸工件，導致工件的 磨損，且重復(fù)測量精度差。非接觸式測量以光電、電磁等技術(shù)為基礎(chǔ)，在不接觸被測物體的 情況下，對物體表面的參數(shù)進行精確測量。此方法在測量精度、測量速度、適應(yīng)性、對產(chǎn)品的 保護等方面均優(yōu)于接觸式測量。在某些尺寸測量、形狀判斷的特殊場合，使用傳統(tǒng)的接觸式 測量方法無法完成測量任務(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 對象容易變形情況下等，此時需要用一種非接觸測量的方法來完成測量任務(wù)。
[0003] 非接觸式測量以其測量精度、測量速度、適應(yīng)性、對產(chǎn)品的保護等方面的優(yōu)勢，在 質(zhì)檢系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。電渦流法、超聲測量法、電容測量法、激光三角法、機器視覺 測量等典型的非接觸測量方法，均因其對被測對象的特殊要求而在應(yīng)用上受限。因此，對測 量環(huán)境具有較強適應(yīng)能力的非接觸式質(zhì)檢系統(tǒng)的研究有很大空間。
[0004] 基于線陣CCD或者基于圖像測量算法的非接觸式測量系統(tǒng)已不鮮見，但將兩種技 術(shù)相結(jié)合的提法還少有提及。且現(xiàn)有的非接觸式測量方法多為對工件的某一種尺寸進行測 量，能同時能對工件的直徑、直度和表面粗糙度等多項指標進行測量的質(zhì)檢系統(tǒng)更是頗為 鮮見。將基于線陣CCD的成像技術(shù)與圖像測量技術(shù)相結(jié)合，利用高速處理器DSP作為整個 檢測系統(tǒng)的核心進行數(shù)據(jù)采集、存儲、處理和控制，全部控制邏輯由硬件實現(xiàn)完成，能同時 達到精確性和實時性上的要求，且系統(tǒng)高度集成，穩(wěn)定小巧。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型旨在開發(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 以實現(xiàn)對各種棒材、管材的直徑、直度、表面粗糙度等指標的測量。
[0006] 本實用新型以DSP為主控芯片，先采用平行光照射工件并在線陣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器實現(xiàn)對線陣CCD信號的采集，送入主控芯片 DSP ;然后利用從線陣CCD采集到的圖像信號設(shè)計圖像測量算法，實現(xiàn)對被測對象的尺寸、 直度和表面粗糙度等多項指標的檢測；最后利用顯示單元實時在線顯示檢測結(jié)果。其中圖 像測量算法的速度是決定能否實現(xiàn)同時對被測對象多項指標檢測的關(guān)鍵，利用亞像素邊緣 定位技術(shù)在初定位的基礎(chǔ)上快速定位被測工件在線陣CCD上的影像邊緣，進而根據(jù)光學成 像原理計算出被測工件的實際尺寸。本系統(tǒng)對測量環(huán)境的適應(yīng)能力較強，且不與被測對象 接觸，在精度、速度和耐用性上都具有明顯優(yōu)勢。研究結(jié)果將進一步推動現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和 自動化水平的提高，為非接觸式的質(zhì)檢系統(tǒng)帶來巨大的市場效益。
[0007] 本實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工件，通過成像系統(tǒng)在線陣(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，產(chǎn)生驅(qū)動脈沖驅(qū) 動線陣CCD，控制A/D轉(zhuǎn)換及高速緩存；
[0010] 主控芯片DSP :利用從線陣C⑶采集到的圖像信號設(shè)計圖像測量算法，實現(xiàn)對被測 對象的尺寸、直度和表面粗糙度等多項指標的檢測，最后利用顯示單元實時在線顯示檢測 結(jié)果；
[0011] (1)線陣c⑶的驅(qū)動電路
[0012] 為了保證準確采集圖像信號，必須向線陣(XD提供正確的驅(qū)動信號，并且向A/D轉(zhuǎn) 換器提供相應(yīng)的時序信號，保證CCD與A/D轉(zhuǎn)換器協(xié)調(diào)一致。在分析線陣CCD工作周期中 的光積分和電荷轉(zhuǎn)移兩個階段中影響測量精度的因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合質(zhì)檢系統(tǒng)應(yīng)用場合所 要求的精度、時間分辨率，及后續(xù)數(shù)據(jù)采集和處理的能力設(shè)計出線陣CCD的驅(qū)動電路。
[0013] (2)圖像信號的采集和算法實現(xiàn)
[0014] 對工件在線陣C⑶上形成的圖像信號，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器實現(xiàn)對線陣CCD信號的采集，然后利用采集到的圖像信 號確定被測對象的各項尺寸指標。根據(jù)光學成像原理，可以利用物距、像距、被測工件在線 陣CCD上的影像大小計算出被測工件的實際尺寸，但被測工件在線陣CCD上的影像大小需 要利用影像的邊緣確定，因此，對圖像的邊緣檢測是確定圖像測量算法的重要環(huán)節(jié)。為了更 好的保證算法實現(xiàn)的速度，對圖像邊緣的定位必須迅速，這也是圖像測量算法的關(guān)鍵所在。
[0015] (3)檢測結(jié)果的顯示
[0016] 根據(jù)對產(chǎn)品檢測指標的要求，設(shè)計出能實時顯示產(chǎn)品直徑、直度、表面粗糙度等實 時數(shù)據(jù)的人機界面，便于對產(chǎn)品質(zhì)量的實時監(jiān)測，并實現(xiàn)對生產(chǎn)線的實時反饋控制。按工藝 要求正確設(shè)置好產(chǎn)品的直徑、直度、表面粗糙度的標稱值，可以實現(xiàn)對檢測參數(shù)的自動反饋 控制和超差報警，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，液晶顯示器上可及時顯示系統(tǒng)的故障，方便用戶及時 排除，提高了對生產(chǎn)設(shè)備的管理和操作的效率。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0019] 本實用新型所依據(jù)的測量原理如圖1所示：進行測試的物體在合適的光源均勻地 照明后，運用精密的光學系統(tǒng)就會將其成像，而這個影像的大小與被測物件的尺寸成一定 的倍數(shù)，再經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)處理，就可以提取出被測物件的真實尺寸。
[0020] 圖2中，當平行光束照射到被測物體上時，通過成像系統(tǒng)后，線陣C⑶接受光信號 成像后給出電荷信號，CDS相關(guān)雙采樣電路對電荷信號進行去噪處理，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器將 CDS送出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，為了保證信號采集和處理的速度相匹配，先將數(shù)字信 號經(jīng)過高速緩存后再送基于DSP構(gòu)建的圖像處理器進行圖像指標的測量，最后通過液晶顯 示給出對產(chǎn)品指標的檢測數(shù)據(jù)。采用DSP作為整個檢測系統(tǒng)的核心進行數(shù)據(jù)采集、存儲、處 理和控制，全部控制邏輯由硬件實現(xiàn)完成，能同時達到精確性和實時性上的要求，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工件，通過成像系統(tǒng)在線陣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，產(chǎn)生驅(qū)動脈沖驅(qū)動線 陣CCD，控制A/D轉(zhuǎn)換及高速緩存； 主控芯片DSP:接收線陣CCD采集到的圖像信號，利用圖像測量算法確定被測對象的尺 寸、直度和表面粗糙度等指標，并顯示結(jié)果。
【文檔編號】G05B19/418GK203894623SQ201420312402
【公開日】2014年10月22日 申請日期: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 申請人:安徽理工大學