光柵CCD光纖傳感器ppt課件.ppt

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1、7.3光柵傳感器光柵傳感器由光源、透鏡、光柵副（主光柵和指示光柵）和光電接收元件組成。光柵傳感器的結(jié)構(gòu)莫爾條紋形成的原理橫向莫爾條紋的斜率莫爾條紋間距莫爾條紋的寬度BH由光柵常數(shù)與光柵夾角決定莫爾條紋技術(shù)的特點(diǎn)（1）調(diào)整夾角即可得到很大的莫爾條紋的寬度，起到了放大作用，又提高了測(cè)量精度。（2）莫爾條紋的光強(qiáng)度變化近似正弦變化，便于將電信號(hào)作進(jìn)一步細(xì)分，即采用“倍頻技術(shù)”。這樣可以提高測(cè)量精度或可以采用較粗的光柵。（3）光電元件對(duì)于光柵刻線的誤差起到了平均作用?？叹€的局部誤差和周期誤差對(duì)于精度沒(méi)有直接的影響。因此可得到比光柵本身的刻線精度高的測(cè)量精度。這是用光柵測(cè)

2、量和普通標(biāo)尺測(cè)量的主要差別。光柵位移傳感器線性位移傳感器。根據(jù)主光柵尺與指示光柵之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生莫爾條紋移動(dòng)，通過(guò)計(jì)算莫爾條紋數(shù)測(cè)量位移，精度高，用于自控機(jī)床及作長(zhǎng)度減量標(biāo)準(zhǔn)。圖7.5.2光柵傳感器外形6反射式光柵7透射式光柵8透射式圓光柵固定9光柵在機(jī)床上的安裝位置（2個(gè)坐標(biāo)）10光柵在機(jī)床上的安裝位置（3個(gè)坐標(biāo)）數(shù)顯表11光柵在機(jī)床上的安裝位置（3個(gè)坐標(biāo)）（續(xù)）123自由度光柵數(shù)顯表13光柵數(shù)顯表（續(xù)）三坐標(biāo)數(shù)顯表14安裝有直線、角度光柵的數(shù)控機(jī)床加工實(shí)況防護(hù)罩內(nèi)為直線光柵光柵掃描頭被加工工件切削刀具角編碼器安裝在夾具的端部7.4電荷耦合器件在MOS電

3、容金屬電極上，加以脈沖電壓，排斥掉半導(dǎo)體襯底內(nèi)的多數(shù)載流子，形成“勢(shì)阱”的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到信號(hào)電荷（少數(shù)載流子）的轉(zhuǎn)移。圖像傳感器：轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷是由光線照射產(chǎn)生；若所轉(zhuǎn)移的電荷通過(guò)外界諸如方式得到，則其可以具備延時(shí)、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及邏輯運(yùn)算等功能。7.4.2CCD圖像傳感器利用CCD的光電轉(zhuǎn)移和電荷轉(zhuǎn)移的雙重功能，得到幅度與各光生電荷包成正比的電脈沖序列，從而將照射在CCD上的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)移成了電信號(hào)“圖像”。由于CCD能實(shí)現(xiàn)低噪聲的電荷轉(zhuǎn)移，并且所有光生電荷都通過(guò)一個(gè)輸出電路檢測(cè)，且具有良好的—致性，因此，對(duì)圖像的傳感具有優(yōu)越的性能。線列和面陣上一頁(yè)下一頁(yè)

4、返回17MOS電容器組成的光敏元及數(shù)據(jù)面的顯微照片CCD光敏元顯微照片CCD讀出移位寄存器的數(shù)據(jù)面顯微照片彩色CCD顯微照片（放大7000倍）19CCD圖像傳感器的分類(1)線陣CCD20(2)面陣CCD面陣CCD能在x、y兩個(gè)方向都能實(shí)現(xiàn)電子自掃描，可以獲得二維圖像。21面陣CCD外形（續(xù)）200萬(wàn)和1600萬(wàn)像素的面陣CCD22面陣CCD外形（續(xù)）7．4．3圖像傳感器的應(yīng)用1．尺寸測(cè)量2．用于光學(xué)文字識(shí)別裝置上一頁(yè)下一頁(yè)返回24利用CCD對(duì)尺寸檢測(cè)按原理可分為三種：衍射法、投影法及光學(xué)成像法。這三種測(cè)量方法分別適合不同的尺寸物體。1.尺寸檢測(cè)(1)衍射法(2

5、)投影法(3)光學(xué)成像法257.3.5細(xì)絲直徑檢測(cè)系統(tǒng)原理尺度等于或略大于波長(zhǎng)量級(jí)的微隙、細(xì)絲或小孔一般采用衍射方法(1)衍射法L為細(xì)絲到CCD的距離，λ為入射激光波長(zhǎng)，a為被測(cè)細(xì)絲的直徑，N為兩個(gè)暗紋之間的像素個(gè)數(shù)，l為像素間距。被測(cè)對(duì)象長(zhǎng)度Ll1－視場(chǎng)l2－傳感器的長(zhǎng)度上一頁(yè)下一頁(yè)返回27投影法適合小尺寸物體或者對(duì)物體邊緣進(jìn)行測(cè)量的情形，當(dāng)一束平行光照射到被測(cè)物體后再投射到CCD時(shí)，物體的陰影也同時(shí)投射到CCD上，若光的準(zhǔn)直度很好，其陰影的尺寸就代表了待測(cè)物體的尺寸。圖7.3.6投影法測(cè)量的應(yīng)用(2)投影法28光學(xué)成像法測(cè)量物體尺寸的范圍非常寬，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)

6、物體在CCD上成一個(gè)放大或縮小的實(shí)像，CCD測(cè)得像的大小再乘以光學(xué)系統(tǒng)的放大倍率便可獲得物體的尺寸，這種方法可以實(shí)現(xiàn)零件尺寸的在線自動(dòng)檢測(cè)。(3)光學(xué)成像法圖7.3.7基于CCD的零件尺寸在線檢測(cè)系統(tǒng)29圖7.3.8CCD郵政編碼識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)CCD把郵編圖像掃描入計(jì)算機(jī)，通過(guò)軟件對(duì)郵編圖像進(jìn)行數(shù)字識(shí)別，根據(jù)識(shí)別出的數(shù)字，計(jì)算機(jī)控制分類機(jī)構(gòu)把信件送入相應(yīng)的分類箱中。類似系統(tǒng)還可用于貨幣識(shí)別和分類、商品條形碼識(shí)別等。2.圖形文字識(shí)別光學(xué)文字識(shí)別裝置(OCR)原理上一頁(yè)返回圖像傳感器是一種能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)信息及轉(zhuǎn)換信息電荷功能的特殊半導(dǎo)體器件，用于傳真、圖像掃描及光

7、特性識(shí)別工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。特別適用于精密圖像傳感和無(wú)接觸工件尺寸的在線檢測(cè)。指紋傳感器具有指紋錄入，圖像處理，模板生成和指紋比對(duì)等功能。它采集速度快，圖像質(zhì)量高，穩(wěn)定性好。廣泛的用于電子政務(wù)，金融行業(yè)，遠(yuǎn)程登錄等領(lǐng)域，類似銀行的柜員管理，醫(yī)保、社保系統(tǒng)以及與卡結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)。索尼的感光元件7.5光纖傳感器光纖傳感優(yōu)點(diǎn)：靈敏度較高；幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性，可以制成任意形狀的光纖傳感器；可以制造傳感各種不同物理信息（聲、磁、溫度、旋轉(zhuǎn)等）的器件；可以用于高壓、電氣噪聲、高溫、腐蝕、或其它的惡劣環(huán)境；而且具有與光纖遙測(cè)技術(shù)的內(nèi)在相容性。應(yīng)用：磁、聲、壓力、溫

8、度、加速度、陀螺、位移、