CCD光电传感器在焦距测量中的应用
2019-01-02 19:41:54
研究简报喝拾光电传感器在焦距测量中的应用厦口大学机电工程系，福建厦口和显示，并介绍该测量系统的工作原理。软硬件设计。测量误差及结果分析。
传统的光学方法测量透镜焦距时，接收器是人眼，而且要反复多次测量，测量数据靠人工记录，且人眼容易疲劳，因此带有很大的主观性。种传统的方法虽然能满足定的测量精度要求，但检测工作量大，测量速度慢，工作效率低。
采用了0光电传感器化替人眼作为接收器，从根本上克服了传统光学方法测量的缺点，能够实现测量过程自动化和随机实时精确在线测量，测量速度快精度高。
1测量原理将被测透镜置于平行光管所产生的平巧化管被测选境平行光路中任位置，平行光管物镜的物方焦平面处置有可供测试用的刻线分划板。刻线长度3成像在被测透镜的像方焦平面处，像大小为/，见图1.其物像与系焦距之间满足关系：/，和3是平行光管固有参数，是预先测定的，因此，只要测出像/的大小邱可得知被测透镜焦距。图1测量系统图对于负透镜焦距的测量，可在原光Fig.leasuring迅示计算讳巧_1巧比。巧波巧动打印化巧放大路中将被测负透镜与附加透镜组成伽略望远系统，就可对负透镜焦距实施测量细图2.
只要测出/和/，即可得到负透镜的焦王7=_巨口尸占=_王7./，可见，像高/和/都是由置于系统成像面处的线阵维固体摄像器件0光电接收测量的，2：0器件及测量原理的实负透镜焦距测量原理驱动过程硬件择2048个光敏单元阵列，每个光敏元线尺电像点图像无崎变，分辨率很高。每个光敏元输出的电荷量能够转换成与入射光强成正比的电信号。
设定戍蜗区动时钟频率为输出时钟频率为巧从0输出信号11，放大滤波后信号为的，再经口限比较器后为咱。度些输出的电压波形经二值化施密持电路整形处理后，再输入计数器。设计计数器计数时钟频率为，即可科比较器输出信号13的低电平部分来拉制计数器计数，计数值为巧它们之间的关系为通过计数器实时处理，便能思示或打印出所测焦距值。
测量原理实现的方法，主要靠：0驱动电路，其驱动电路由晶体振荡器和频率发生电路分频两个部分组成，用来产生0贸趟枰那敝悠德屎瞳12￥电平，即驱动电路过程硬件设计。设计采用可编程的8253忘片1刑用它的分频脉冲功能口嗦产生8出阿信号，如图撕示。
采用8253进行接口控制时，整个系统便能方便的实现移频移频过程软件的设计。整个接口费合过程就是对拍53的操作和控制，其流程框图如图4.
3焦距测量误差及结果分析根据焦距测量原理，焦距/非直接测知，需要通过对/和的测出后，由公式/二//少/计算出来。由误差理论可知，焦距的测量误差由下式给出。
戊。2测量系统所用仪器为国产常用的/550平行光管。两种刻线分划板格值分别为3；=20i，y=1011，饼0像兀尺寸为11，则有：fo=550将上述参数代入误差公式就可得到各种焦距的测量误差。并且可可看出，当14樘0.3戌，随被测焦距/增大误差渐小，这与常规传统的光学测量方法测得的规律是致的。
进步研究表明0光电传感器在系统国4移频过程软件Fig.
的焦面上修面还可对入射光的光能量分布或光通量的物理分布进行测量，笔者认为洗光电传感器在各种领域的应用前景是很可观的。
蔡文贵，李永远，许振华。D技术及应用。北京：电子王业出版社，1992.
魏俊民。机电体化系统设计。北京：中国纺织出版社，1998.91.
朱伯申，张矩。数字式传感器。北京：北京理工大学出版社，1996.23レ2
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传统的光学方法测量透镜焦距时，接收器是人眼，而且要反复多次测量，测量数据靠人工记录，且人眼容易疲劳，因此带有很大的主观性。种传统的方法虽然能满足定的测量精度要求，但检测工作量大，测量速度慢，工作效率低。
采用了0光电传感器化替人眼作为接收器，从根本上克服了传统光学方法测量的缺点，能够实现测量过程自动化和随机实时精确在线测量，测量速度快精度高。
1测量原理将被测透镜置于平行光管所产生的平巧化管被测选境平行光路中任位置，平行光管物镜的物方焦平面处置有可供测试用的刻线分划板。刻线长度3成像在被测透镜的像方焦平面处，像大小为/，见图1.其物像与系焦距之间满足关系：/，和3是平行光管固有参数，是预先测定的，因此，只要测出像/的大小邱可得知被测透镜焦距。图1测量系统图对于负透镜焦距的测量，可在原光Fig.leasuring迅示计算讳巧_1巧比。巧波巧动打印化巧放大路中将被测负透镜与附加透镜组成伽略望远系统，就可对负透镜焦距实施测量细图2.
只要测出/和/，即可得到负透镜的焦王7=_巨口尸占=_王7./，可见，像高/和/都是由置于系统成像面处的线阵维固体摄像器件0光电接收测量的，2：0器件及测量原理的实负透镜焦距测量原理驱动过程硬件择2048个光敏单元阵列，每个光敏元线尺电像点图像无崎变，分辨率很高。每个光敏元输出的电荷量能够转换成与入射光强成正比的电信号。
设定戍蜗区动时钟频率为输出时钟频率为巧从0输出信号11，放大滤波后信号为的，再经口限比较器后为咱。度些输出的电压波形经二值化施密持电路整形处理后，再输入计数器。设计计数器计数时钟频率为，即可科比较器输出信号13的低电平部分来拉制计数器计数，计数值为巧它们之间的关系为通过计数器实时处理，便能思示或打印出所测焦距值。
测量原理实现的方法，主要靠：0驱动电路，其驱动电路由晶体振荡器和频率发生电路分频两个部分组成，用来产生0贸趟枰那敝悠德屎瞳12￥电平，即驱动电路过程硬件设计。设计采用可编程的8253忘片1刑用它的分频脉冲功能口嗦产生8出阿信号，如图撕示。
采用8253进行接口控制时，整个系统便能方便的实现移频移频过程软件的设计。整个接口费合过程就是对拍53的操作和控制，其流程框图如图4.
3焦距测量误差及结果分析根据焦距测量原理，焦距/非直接测知，需要通过对/和的测出后，由公式/二//少/计算出来。由误差理论可知，焦距的测量误差由下式给出。
戊。2测量系统所用仪器为国产常用的/550平行光管。两种刻线分划板格值分别为3；=20i，y=1011，饼0像兀尺寸为11，则有：fo=550将上述参数代入误差公式就可得到各种焦距的测量误差。并且可可看出，当14樘0.3戌，随被测焦距/增大误差渐小，这与常规传统的光学测量方法测得的规律是致的。
可见，采用了0光电传感器代替人眼接收器，构成人工视觉光电传感器测量系统，测量精度提高到15倍上。
根据文献及笔者多年的设计经验，焦距的误差般控制在±防~±脱范围内能够满足般测量精度要求。进步研究表明0光电传感器在系统国4移频过程软件Fig.
的焦面上修面还可对入射光的光能量分布或光通量的物理分布进行测量，笔者认为洗光电传感器在各种领域的应用前景是很可观的。
蔡文贵，李永远，许振华。D技术及应用。北京：电子王业出版社，1992.
魏俊民。机电体化系统设计。北京：中国纺织出版社，1998.91.
朱伯申，张矩。数字式传感器。北京：北京理工大学出版社，1996.23レ2
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