利用CCD測量細(xì)絲直徑

1、.西北工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)性基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級：11051401 姓名：劉沛宇 日期： 2016.04.30 利用CCD測量細(xì)絲直徑一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)習(xí)線陣CCD器件實(shí)時在線、非接觸、高精度測量的幾種方法；2、 測量細(xì)絲直徑。二、 實(shí)驗(yàn)儀器（名稱、型號及參數(shù)）DM99CCD測徑試驗(yàn)儀 計(jì)算機(jī) 千分尺三、 實(shí)驗(yàn)原理1. 平行光投影法當(dāng)一束平行光透過待測目標(biāo)投射到CCD器件上時，由于目標(biāo)的存在，目標(biāo)的陰影將同時投射到CCD器件上，在CCD器件輸出信號上形成一個凹陷。在平行光準(zhǔn)直度理想的情況下，陰影的尺寸代表了待測目標(biāo)尺寸，統(tǒng)計(jì)出陰影部分的CCD象元個數(shù)，象元個數(shù)與象元尺寸的乘積就代表了目標(biāo)的尺寸。2

2、.光學(xué)成像法被測物經(jīng)透鏡在CCD上成像，像尺寸將與被測物尺寸成一定的比例。設(shè)T為像尺寸，K為比例系數(shù)，則被測物的尺寸S可由S=KT來表示。對于一個已選定的CCD器件，如用照相物鏡來測較大物體尺寸，則像是縮小的；用顯微鏡來測細(xì)小物體尺寸，則像是放大的。實(shí)驗(yàn)所使用的DM99測徑試驗(yàn)儀使用的是一個普通的顯微物鏡，存在著一定的幾何失真，在測量時必須分段進(jìn)行修正。3.測量系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定當(dāng)系統(tǒng)的工作距離確定了之后，為了從目標(biāo)像所占有的象元數(shù)N來確定目標(biāo)的實(shí)際尺寸，需要實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定的方法是：先把一個尺寸為Lp的標(biāo)準(zhǔn)模塊放在被側(cè)目標(biāo)位置，然后通過計(jì)數(shù)脈沖得到該模塊的象元實(shí)際所對應(yīng)的目標(biāo)空間尺寸的當(dāng)量

3、，這就是一次定標(biāo)。然后再把被測目標(biāo)Lx置于該位置，測出對應(yīng)的脈沖計(jì)數(shù)Nx，由Lx=KNx可以算出Lx值。二次定標(biāo)法修正系統(tǒng)誤差：被側(cè)物體的實(shí)際尺寸Lx和對應(yīng)象元脈沖數(shù)Nx之間有Lx=KNx+b，b就是測量值中的系統(tǒng)誤差。先在被測位置上放置一已知尺寸的L1的標(biāo)準(zhǔn)塊，通過計(jì)數(shù)電路得到相應(yīng)的脈沖數(shù)N1，然后再換上另一個已知尺寸為L2的標(biāo)準(zhǔn)塊，再得到對應(yīng)的計(jì)數(shù)脈沖N2，將四個值帶入Lx=KNx+b，可以算得K=L2-L1N2-N1 b= L1-KN14.物體邊界提取CCD輸出的目標(biāo)邊界信號是一種混有噪聲的類似斜坡的曲線，由于邊緣和噪聲在空間域上都表現(xiàn)為灰度較大的起落，即在頻率域中都為高頻分量。應(yīng)先對C

4、CD輸出的經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字化的灰度信號進(jìn)行搜索，找出斜坡段，然后對斜坡段數(shù)據(jù)作平滑處理，再對處理后的數(shù)據(jù)求梯度，找出圖像斜坡上梯度值最大點(diǎn)的位置，該點(diǎn)的位置就定位邊緣點(diǎn)的位置。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法將平行光源盒上的電源打開，調(diào)節(jié)旋鈕，使光強(qiáng)適中，從而在屏幕上看到的波形最高點(diǎn)在屏的頂部，并留有較多的起伏毛刺較為合適。選取兩個標(biāo)準(zhǔn)物，使用千分尺讀出兩個標(biāo)準(zhǔn)物的直徑，用線陣CCD測量，得到K和b，便可對待測物進(jìn)行測量。五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理（列表記錄數(shù)據(jù)并寫出主要處理過程）標(biāo)準(zhǔn)物（象元分辨率=1.849m） L1=2.065mm N1=1117.56 L11=1117.56*1.849=2066.5m L2=2.560mm N2=1373.98 L21=1373.98*1.849=2540.3m K=L2-L1N2-N1=0.001939 b=L-KN=-0.0919待測物L(fēng)3=KN3+b N3=860.11 860.11*1.849=1590.4m 誤差=（1.5904-1.5681）/1.5904=1.4%L4=KN4+b N4=681.29 681.29*1.849=1259.8m 誤差=（1.2598-1.2229）/1.