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1、2002年第21卷第9期传感器技术(JournalofTransducerTechnology)29一种在线非接触式型钢长度测量仪的设计11122肖峻,汤春球,莫易敏,胡国庆,高尚华(1.武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070;2.中国地震局地震研究所,湖北武汉430072)摘要:采用高精度线阵电荷耦合器件测量技术、光电检测技术、单片机技术设计了一种在线非接触式型钢长度测量系统,并介绍测量系统的基本工作原理和软硬件组成。实践证明,该测量仪满足实际生产要求,具有一定的开发价值。关键词:电荷耦合器件;在线非接触式测量;单片机技术中
2、图分类号:TP212文献标识码:B文章编号:1000-9787(2002)09-0029-02Designofon2linenon2contactmeasuringinstrumentforshapesteellength11122XIAOJun,TANGChun2qiu,MOYi2min,HUGuo2qing,GAOShang2hua(1.CollofMechElctEngin,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China;2.InstofSeismology,ChinaSeismolo
3、gyBureau,Wuhan430072,China)Abstract:Thehighaccuracylinechargecoupledevicemeasuringtechnique,opto2electricmeasurementtechnique,sin2glechipcomputertechniqueareappliedtothesystemofon2linenon2contactmeasuringinstrumentforshapesteellength,andthehardware,software,thebasicoper
4、ationprincipleareintroduced.Thepracticeshowsthattheinstrumentcanmeetthedemandsofproductionanditprocessesacertaindevelopingvalue.Keywords:chargecoupledevice(CCD);onlinenon2contactmeasurement;singlechipprocessortechnique0前言CCD是一种金属-氧化物-半导体结构的新型传感器件,它能储存由光产生的电荷信号,当对它施加特定的时
5、序信号时,其储存的信号电荷在CCD内做定向传输而实现电子自扫描。目前CCD技术广泛应用于航空航天、卫星侦察、遥感测量、非接触式[1]工业测量、图文识别、数据存储等领域。采用CCD器件的非接触式测量具有无损、速度快、功耗低和不图1测量系统的原理图Fig1Schematicfigureofmeasurementsystem妨碍生产等特点,特别适合于工业现场快速流水线粗测部分由若干点光源和光电传感检测器组上的各种长度测量。本文以工业生产流水线上的型成。每一点光源和光电检测器组成一条测试线,各钢测长为例,介绍了CCD在动态非接触式在线长度条测
6、试线之间相互平行,且距离相对固定,每相邻的测量的应用。测试线之间的最大距离小于CCD器件精测的测量1测量系统范围。当型钢的前端经过测试线时,光电检测系统实际生产流水线上的型钢的长度较大,测量的发出信号,将相应的I/O信号送到单片机中。精度要求较高,而CCD存在着量程与精度的矛盾,精测CCD为TCD142型摄像机,具有2048曝光为保证测量能够达到所要求的精度,将测量系统分像敏单元。为提高测量精度和可靠性,采用透光为精测部分和粗测部分,系统组成如图1所示。法进行CCD成像测量,即光源和CCD器件分别置收稿日期:2002-05-0830传
7、感器技术第21卷于生产流水线的两侧。精测光源的光线一部分可以测量,如图3实际采用P1.0来采集。通过透镜投射到CCD器件上,另一部分则被型钢挡住,光线无法到达CCD器件上,如图2所示。图2CCD精测原理Fig2SchematicofCCDaccuratemeasurement在A点左边,CCD器件在该区域的像敏单元均图3系统硬件结构图为亮区,输出高电位;在A点右边,CCD器件在该区Fig3Structuralfigureofsystemhardware域的像敏单元由于被型钢挡住光源而均为暗区,输现场的测量仪器和上位机的通讯距离较远,所
8、出低电位。从图2可以看出,在精测过程中,型钢在以系统通讯接口采用RS-485通讯方式,其特点是不同位置时,CCD器件上的亮区的长度也不同。通抗干扰能力强,传输速率高,传输距离远,一般情况[2]过转移脉冲等时序脉冲的作用下
