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1、基于CCD的實(shí)時(shí)成像與微小尺寸測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)王連明東北師范大學(xué)物理學(xué)院摘要：設(shè)計(jì)了一種基于CCD的實(shí)時(shí)成像與微小尺寸測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)由CCD攝像頭、視頻解碼芯片、FPGA、USB芯片和上位機(jī)組成?用FPGA控制視頻解碼芯片獲取CCD攝像頭采集的光學(xué)信號(hào)，通過(guò)USB傳給上位機(jī)，利用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制命令的發(fā)送、圖像數(shù)據(jù)的接收、處理和顯示，以及微小尺寸的測(cè)量?結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)多次測(cè)量實(shí)驗(yàn)得到系統(tǒng)誤差不超過(guò)3nm,滿足測(cè)量精度要求;通過(guò)選用不同分辨率的CCD,可以實(shí)現(xiàn)不同精度的微小尺寸測(cè)量?此外還對(duì)雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)所形成的干涉條紋間距進(jìn)行了測(cè)量，驗(yàn)證了系統(tǒng)的功能.關(guān)鍵詞：CCD;FPGA;TVP5150
2、;USB;實(shí)吋成像;微小尺寸測(cè)量;作者簡(jiǎn)介：崔榮麗（1990—）,女，碩士研究生；作者簡(jiǎn)介：王連明（1972—）,男，博士，教授，主要從事智能信息處理及嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域研究.收稿日期：2016-05-19基金：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（21227008）Designofreal-timeimagingandmicromagnitudemeasurementsystembasedonCCDCUIRong-liWANGLian-mingSchoolofPhysics,NortheastNormalUniversity:Abstract：Areal-timeimagingacquisitionandm
3、icromagnitudemeasurementsystembasedonCCDisproposedinthispaper.ThesystemiscomposedofaCCDcamera,avideodecoderchip,aFPGA,aUSBchipandahostcomputer.FPGAfirstcontrolsvideodecoderchiptoobtaintheopticalsignalacquiredbytheCCDcamera,andthensendsittothehostcomputerthroughUSBinterface.Byusingmultithreacltechnol
4、ogy,thehostcomputerachievesthetransmissionofcontrolcommands,theprocessinganddisplayoftheimagedataandthemeasurementofmicrostructures.Theresultsshowthatthesystemerrorisnomorethan3umafterrepeatedmeasuringexperiments.Moreover,thesystemcanachievemicromagnitudcmeasurementwithdifferentaccuracybyusingdiffer
5、entCCD.Finally,bymeasuringthedistancebetweeninterferencefringesformedbydouble-prisminterference,thefunctionofthesystemistestified.Keyword：CCD;FPGA;TVP5150;USB;real-timeimaging;micromagnituelemeasureinent;Received：2016-05-19隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的需求變化，零件牛產(chǎn)領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品測(cè)量方面提出了更高的要求.傳統(tǒng)的測(cè)量中，大多測(cè)量人員是通過(guò)調(diào)節(jié)測(cè)微目鏡，利用人眼判讀干涉條紋間距，這
6、種測(cè)量方法不僅效率低、費(fèi)時(shí)、受人為因素影響大，且在低照度環(huán)境下測(cè)量，對(duì)人眼傷害極大，如全息干涉法［1-2］、散斑剪切干涉法等.文獻(xiàn)［4］基于圖像處理的方法對(duì)精密零件尺寸的檢測(cè)進(jìn)行了研究，檢測(cè)精度達(dá)到T0.Ipm,可以滿足檢測(cè)要求，但是計(jì)算速度相對(duì)比較慢;文獻(xiàn)［5］設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺(jué)的螺紋參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，但是檢測(cè)精度不高;文獻(xiàn)［6］展開(kāi)了對(duì)銜鐵零件相關(guān)參數(shù)的尺寸檢測(cè)研究，并取得了一定的成果，但是由于邊緣檢測(cè)和尺寸計(jì)算算法不是很完美，系統(tǒng)運(yùn)行的速度不高.為了滿足在低光照環(huán)境下進(jìn)行實(shí)時(shí)成像采集的要求，本文采用具有集成度高、體積小、功耗低、分辨率高、可靠性高、圖像畸變小、尺寸重現(xiàn)性好、照
7、度低等優(yōu)點(diǎn)［7］的CCD(Charge-coupledDevice)攝像機(jī)，設(shè)計(jì)了一種實(shí)口寸成像與微小尺寸測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)成像、非接觸測(cè)量、測(cè)量范圉廣、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛地應(yīng)用于多種微小尺寸的精密測(cè)量場(chǎng)合，如生絲細(xì)度的測(cè)量宜、零件尺寸的測(cè)量回、鋼板兒何尺寸的測(cè)量110、干涉條紋間距的測(cè)量［11］等,具有很高的應(yīng)用價(jià)值.1系統(tǒng)框架與硬件結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)成像與微小尺寸測(cè)量系統(tǒng)主要由CCD攝像頭
