线阵CCD工业数字相机

线阵CCD工业数字相机

USB工业相机

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1 概述

FC-ISM-LCCD线阵CCD相机是由武汉方寸科技公司自主研究并开发的高工业线阵CCD相机，该相机采用高性能16位高速A/D和CPLD结合的高性能、高速率、工业数字线阵CCD相机，它具有尺寸小，稳定性好，高信噪比特点，免外部电源，且易于进行二次开发和应用集成等优良特点，性价比远优于国外同类产品。

该系列数字工业相机可广泛应用于高尺寸测量、颜色分析、二值化数据、位移测量、印刷监控、产品在线检测、 OCR和条码识别等工业领域。

1.相机技术参数

相机型号 TDC-5000LM

像元个数 5000

像素尺寸和间距(μm) 7 x 7x 7

分辨率采样(bit) 16位

扫描一帧时间 5ms

图像颜色 黑白

动态范围 400--800

信 噪 比 68dB

驱动频率 1M

供电电源 +12V/1A直流电源

镜头接口 FC卡口

通讯距离 3m，加延长线可拓展

2.上位机处理软件界面

3、线阵CCD相机成像换算

利用线阵CCD进行目标尺寸（含大小、高度、宽度、厚度、直径等技术指标）测量是当前高非接触测量以及计量检测领域中广泛应用的技术手段之一，如对光纤光缆生产过程中的直径测量与控制、电缆直径测量与控制、在线产钢长度测量、纱线粗细测量、标杆尺寸测量等等。本文以测量被测件的尺寸为例子（大小、高度、宽度、厚度、直径等指标的测量与此类同），详细介绍如何根据测量所需要的各项技术指标，如要求被测、被测件的尺寸范围（值与小值之差）、被测目标离镜头的距离等要求下，如何计算线阵CCD的安装位置、如何选取镜头（焦距、孔径等）、如何选取线阵CCD及其测量控制系统等等。以下主要介绍脉冲计数法，其测量为一个像元。如果要求更高的测量，请参考武汉方寸公司参考资料－“线阵CCD尺寸测量（衍射法）”一文。

尺寸测量的基本原理下图所示，被测物件通过透镜后成像在CCD靶面上。

u-物距，v-像距，f-焦距， n-像元数，p-像元间距，L－被测目标长度

根据成像公式：

             （1）

            （2）

式（1）中 为透镜焦距；

式（2）中 为透镜放大倍率， 为线阵CCD像元大小。

由式（1）和式（2）可以解得被测件的尺寸大小 :

    （3）

    当 时，式（3）可变为：

      （4）

由式（4）可以看出，由于 在测量系统经过设计后已经确定，即为已知，后被测件的尺寸大小实际上变为被测件经过成像系统在线阵CCD靶面上的影像所在像元的多少，即 的大小。只有确定了被测件影像的两个边缘即可算出 ，由此CCD尺寸测量问题转换为被测件影像边缘的识别和确定。

举例如下：

（1）根据镜头焦距、目标距离和线阵CCD占据像元个数来测算目标尺寸大小

设透镜焦距为50mm，被测件离透镜2米，线阵CCD像元大小为7um，即f=50mm，u=2000mm，p=0.007mm，若n=4000个像元。

根据式（1）可算出，像距v为：

 mm

即线阵CCD离镜头焦距外1.28mm。

根据式（4）可算出，被测件尺寸大小为：

 mm。

即可测量目标的尺寸大小1.12米。

由于采用脉冲计数法，线阵CCD的测量为1个像元，根据式（4）可算出，被测件的测量分辨率为：

 mm，即约为0.3mm。

（2）根据镜头焦距、目标距离和线阵CCD测量范围来确定被测件的测量范围

设透镜焦距为50mm，线阵CCD像元大小为7um，可占用像元个数为4000个像元，即f=50mm，p=0.007mm，n=4000，下面根据被测件离透镜的距离远近分别为05米、1米、2米、5米、10米来分别计算线阵CCD离透镜的距离以及本测件尺寸的值

●被测件离透镜0.1米距离，即u=100mm

根据式（4）可算出，被测件尺寸值为：

 mm

被测件的测量分辨率为：

 mm，即约为14um，此可理解为测量指标，以下同。

线阵CCD离透镜中心的距离：

 mm，此项指标可用于微调镜头螺丝口与线阵CCD感光面的距离。

●被测件离透镜0.5米距离，即u=500mm

根据式（4）可算出，被测件尺寸值为：

 mm

被测件的测量分辨率为：

 mm，即约为70um。此可理解为测量指标，以下同。

线阵CCD离透镜中心的距离：

 mm，此项指标可用于微调镜头螺丝口与线阵CCD感光面的距离，如下图所示，即线阵CCD感光面安放在离镜头1倍焦距外5.56mm处，以下同。

●被测件离透镜1米距离，即u=1000mm

根据式（4）可算出，被测件尺寸值为：

 mm

被测件的测量分辨率为：

 mm。

线阵CCD离透镜中心的距离：

 mm。

●被测件离透镜5米距离，即u=5000mm

根据式（4）可算出，被测件尺寸值为：

 mm

被测件的测量分辨率为：

 mm。

线阵CCD离透镜中心的距离：

 mm。

●被测件离透镜10米距离，即u=10000mm

根据式（4）可算出，被测件尺寸值为：

 mm

被测件的测量分辨率为：

 mm。

线阵CCD离透镜中心的距离：

 mm。