線陣CCD工業(yè)數(shù)字相機
USB工業(yè)相機
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1 概述
FC-ISM-LCCD線陣CCD相機是由武漢方寸科技公司自主研究并開發(fā)的高精度工業(yè)線陣CCD相機，該相機采用高性能16位高速A/D和CPLD結(jié)合的高性能、高速率、工業(yè)數(shù)字線陣CCD相機，它具有尺寸小，穩(wěn)定性好，高信噪比特點，免外部電源，且易于進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用集成等優(yōu)良特點，性價比遠(yuǎn)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。
該系列數(shù)字工業(yè)相機可廣泛應(yīng)用于高精度尺寸測量、顏色分析、二值化數(shù)據(jù)、位移測量、印刷監(jiān)控、產(chǎn)品在線檢測、 OCR和條碼識別等工業(yè)領(lǐng)域。
1.相機技術(shù)參數(shù)
相機型號TDC-5000LM
像元個數(shù)5000
像素尺寸和間距(μm)7 x 7x 7
分辨率采樣精度(bit)16位
掃描一幀時間5ms
圖像顏色黑白
動態(tài)范圍400--800
信 噪 比68dB
驅(qū)動頻率1M
供電電源+12V/1A直流電源
鏡頭接口FC卡口
通訊距離3m，加延長線可拓展
2.上位機處理軟件界面
3、線陣CCD相機成像換算
利用線陣CCD進(jìn)行目標(biāo)尺寸（含大小、高度、寬度、厚度、直徑等技術(shù)指標(biāo)）測量是當(dāng)前高精度非接觸測量以及計量檢測領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的技術(shù)手段之一，如對光纖光纜生產(chǎn)過程中的直徑測量與控制、電纜直徑測量與控制、在線產(chǎn)鋼長度測量、紗線粗細(xì)測量、標(biāo)桿尺寸測量等等。本文以測量被測件的尺寸為例子（大小、高度、寬度、厚度、直徑等指標(biāo)的測量與此類同），詳細(xì)介紹如何根據(jù)測量所需要的各項技術(shù)指標(biāo)，如要求被測精度、被測件的尺寸范圍（最大值與最小值之差）、被測目標(biāo)離鏡頭的距離等要求下，如何計算線陣CCD的安裝位置、如何選取鏡頭（焦距、孔徑等）、如何選取線陣CCD及其測量控制系統(tǒng)等等。以下主要介紹脈沖計數(shù)法，其測量精度為一個像元。如果要求更高精度的測量，請參考武漢方寸公司參考資料－“線陣CCD尺寸測量（衍射法）”一文。
尺寸測量的基本原理下圖所示，被測物件通過透鏡后成像在CCD靶面上。
u-物距，v-像距，f-焦距， n-像元數(shù)，p-像元間距，L－被測目標(biāo)長度
根據(jù)成像公式：
（1）
（2）
式（1）中 為透鏡焦距；
式（2）中 為透鏡放大倍率， 為線陣CCD像元大小。
由式（1）和式（2）可以解得被測件的尺寸大小 :
（3）
當(dāng) 時，式（3）可變?yōu)椋?/p>
（4）
由式（4）可以看出，由于 在測量系統(tǒng)經(jīng)過設(shè)計后已經(jīng)確定，即為已知，最后被測件的尺寸大小實際上變?yōu)楸粶y件經(jīng)過成像系統(tǒng)在線陣CCD靶面上的影像所在像元的多少，即 的大小。只有確定了被測件影像的兩個邊緣即可算出 ，由此CCD尺寸測量問題轉(zhuǎn)換為被測件影像邊緣的識別和確定。
舉例如下：
（1）根據(jù)鏡頭焦距、目標(biāo)距離和線陣CCD占據(jù)像元個數(shù)來測算目標(biāo)尺寸大小
設(shè)透鏡焦距為50mm，被測件離透鏡2米，線陣CCD像元大小為7um，即f=50mm，u=2000mm，p=0.007mm，若n=4000個像元。
根據(jù)式（1）可算出，像距v為：
mm
即線陣CCD離鏡頭焦距外1.28mm。
根據(jù)式（4）可算出，被測件尺寸大小為：
mm。
即可測量目標(biāo)的尺寸大小1.12米。
由于采用脈沖計數(shù)法，線陣CCD的測量精度為1個像元，根據(jù)式（4）可算出，被測件的測量分辨率為：
mm，即約為0.3mm。
（2）根據(jù)鏡頭焦距、目標(biāo)距離和線陣CCD測量最大范圍來確定被測件的最大測量范圍
設(shè)透鏡焦距為50mm，線陣CCD像元大小為7um，可占用像元個數(shù)最大為4000個像元，即f=50mm，p=0.007mm，n=4000，下面根據(jù)被測件離透鏡的距離遠(yuǎn)近分別為05米、1米、2米、5米、10米來分別計算線陣CCD離透鏡的距離以及本測件尺寸的最大值
●被測件離透鏡0.1米距離，即u=100mm
根據(jù)式（4）可算出，被測件尺寸最大值為：
mm
被測件的測量分辨率為：
mm，即約為14um，此可理解為測量精度指標(biāo)，以下同。
線陣CCD離透鏡中心的距離：
mm，此項指標(biāo)可用于微調(diào)鏡頭螺絲口與線陣CCD感光面的距離。
●被測件離透鏡0.5米距離，即u=500mm
根據(jù)式（4）可算出，被測件尺寸最大值為：
mm
被測件的測量分辨率為：
mm，即約為70um。此可理解為測量精度指標(biāo)，以下同。
線陣CCD離透鏡中心的距離：
mm，此項指標(biāo)可用于微調(diào)鏡頭螺絲口與線陣CCD感光面的距離，如下圖所示，即線陣CCD感光面安放在離鏡頭1倍焦距外5.56mm處，以下同。
●被測件離透鏡1米距離，即u=1000mm
根據(jù)式（4）可算出，被測件尺寸最大值為：
mm
被測件的測量分辨率為：
mm。
線陣CCD離透鏡中心的距離：
mm。
●被測件離透鏡5米距離，即u=5000mm
根據(jù)式（4）可算出，被測件尺寸最大值為：
mm
被測件的測量分辨率為：
mm。
線陣CCD離透鏡中心的距離：
mm。
●被測件離透鏡10米距離，即u=10000mm
根據(jù)式（4）可算出，被測件尺寸最大值為：
mm
被測件的測量分辨率為：
mm。
線陣CCD離透鏡中心的距離：
mm。
