利用ccd测量细丝直径

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1、西北工业大学设计性基础物理实验报告班级：11051401姓名：刘沛宇日期：2016.04.30利用CCD测量细丝直径一、实验目的1、学习线阵CCD器件实时在线、非接触、高精度测量的几种方法；2、测量细丝直径。二、实验仪器（名称、型号及参数）DM99CCD测径试验仪计算机千分尺三、实验原理1.平行光投影法当一束平行光透过待测目标投射到CCD器件上时，由于目标的存在，目标的阴影将同时投射到CCD器件上，在CCD器件输出信号上形成一个凹陷。在平行光准直度理想的情况下，阴影的尺寸代表了待测目标尺寸，统计出阴影部分的CCD象元个数，象元个数与象元尺寸的乘积就代表了目标的尺寸。2.光学成像法被测物经透镜

2、在CCD上成像，像尺寸将与被测物尺寸成一定的比例。设T为像尺寸，K为比例系数，则被测物的尺寸S可由S=KT来表示。对于一个已选定的CCD器件，如用照相物镜来测较大物体尺寸，则像是缩小的；用显微镜来测细小物体尺寸，则像是放大的。实验所使用的DM99测径试验仪使用的是一个普通的显微物镜，存在着一定的几何失真，在测量时必须分段进行修正。3.测量系统参数标定当系统的工作距离确定了之后，为了从目标像所占有的象元数N来确定目标的实际尺寸，需要实现对系统进行标定。标定的方法是：先把一个尺寸为Lp的标准模块放在被侧目标位置，然后通过计数脉冲得到该模块的象元实际所对应的目标空间尺寸的当量，这就是一次定标。然后

3、再把被测目标Lx置于该位置，测出对应的脉冲计数Nx，由Lx=KNx可以算出Lx值。二次定标法修正系统误差：被侧物体的实际尺寸Lx和对应象元脉冲数Nx之间有Lx=KNx+b，b就是测量值中的系统误差。先在被测位置上放置一已知尺寸的L1的标准块，通过计数电路得到相应的脉冲数N1，然后再换上另一个已知尺寸为L2的标准块，再得到对应的计数脉冲N2，将四个值带入Lx=KNx+b，可以算得K=L2-L1N2-N1b=L1-KN14.物体边界提取CCD输出的目标边界信号是一种混有噪声的类似斜坡的曲线，由于边缘和噪声在空间域上都表现为灰度较大的起落，即在频率域中都为高频分量。应先对CCD输出的经A/D转换后

4、的数字化的灰度信号进行搜索，找出斜坡段，然后对斜坡段数据作平滑处理，再对处理后的数据求梯度，找出图像斜坡上梯度值最大点的位置，该点的位置就定位边缘点的位置。一、实验内容与方法将平行光源盒上的电源打开，调节旋钮，使光强适中，从而在屏幕上看到的波形最高点在屏的顶部，并留有较多的起伏毛刺较为合适。选取两个标准物，使用千分尺读出两个标准物的直径，用线阵CCD测量，得到K和b，便可对待测物进行测量。二、实验数据记录与处理（列表记录数据并写出主要处理过程）标准物（象元分辨率=1.849μm）L1=2.065mmN1=1117.56L11=1117.56*1.849=2066.5μmL2=2.560mmN

5、2=1373.98L21=1373.98*1.849=2540.3μmK=L2-L1N2-N1=0.001939b=L-KN=-0.0919待测物L3=KN3+bN3=860.11860.11*1.849=1590.4μm误差=（1.5904-1.5681）/1.5904=1.4%L4=KN4+bN4=681.29681.29*1.849=1259.8μm误差=（1.2598-1.2229）/1.2598=2.9%一、实验分析与讨论1.调节适当光强，光强过强或过弱都会导致数据采集困难；2.使用千分尺读数时应多次测量取平均值消除误差。