实验5 线阵 C CD 应用实验
电荷耦合器件（Charge coupled devices）是 70年代初期发现的新型集成光电传感器件。它有线阵列与面阵列两种基本类型，各有不同的工作原理与特性。它们的应用为机器视觉领域的改革创新立下了汗马功劳，使机器有了获取 70%以上信息的能力，加之它易于与计算机配合，使机器安装“眼睛”与“大脑”成为可能，使机器走向自动化、智能化的趋势进入现实阶段。
线阵 CCD 的工作原理简单，易于掌握，而它在机器视觉领域的地位举足轻重。线阵 CCD
通常用于工业领域的非接触自动检测设备上，尤其是自动化生产过程或生产线上，用作在线非接触光电检测设备或俗称为“电眼”。非接触检测物体的尺寸、运动速度、加速度、运动规律、位置、面形、粗糙度、变形量、光学特性变化、条码信息和其他应用。
本实验共有 9 项实验容，前 2 项实验属于原理性或认识性实验，实验 3~9 属于典型应用的实验，学生通过这些代表性的应用实验能够充分认识与理解线阵CCD 在工业领域非接触测量工作中的重要地位。 （一） 线阵 CCD 原理与驱动特性
一、实验目的
1、 掌握彩色线阵 CCD 开发应用实验仪的基本操作和功能。
2、 掌握用双踪迹示波器观测二相线阵 CCD 驱动脉冲的频率、幅度、周期和各路驱动脉冲之间的相位关系等测量方法。
3、 通过对典型线阵 CCD 驱动脉冲的时序和相位关系的观测，掌握二相线阵 CCD的基本工作原理，尤其要掌握 RS 复位脉冲与 CR1、CR2 驱动脉冲间的相位关系，分析它对
CCD 输出信号的影响。SH 转移脉冲与 CR1、CR2 驱动脉冲间的相位关系，掌握电荷转移的几个过程。
二、实验仪器
1. LCCDAD-Ⅱ-A 型线阵 CCD 应用开发实验仪一台；
2. 装有 VC++软件及相关实验软件的 PC计算机一台；
3. 双踪迹同步示波器（推荐使用数字示波器，带宽应在 50MHz 以上）一台；
第１５卷第５期 武汉科技学院学报
２００２年１０月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＷＵＨＡＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮ ！里 Ｖｏ１．１５ ＮＯ．５ ＯＣｔ．２００２
基于线阵ＣＣＤ红外焦距仪研究
刘宏，廖兆曙
（华中科技大学光电子工程系，湖北武汉４３００７４）
摘要：研究一种红外焦距测量仪 用相应波长的红外光照明，采用玻罗板狭缝代替细丝，将线阵ＣＣＤ探测
器置于被测透镜的像面上接收信号，实现了对红外光学系统透镜焦距的测量。
关键词：红外；焦距；测量；电荷藕荷器件
中图分类号０４３５ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌｏｏ９—５１６０（２００２）Ｏ５—００８３一ｏ４
１引言
当今，红外光学系统已越来越广泛地应用于军事、航空、测量等领域。焦距是它最主要的参数之一。
传统的焦距测量方法对红外光学系统有很大局限性，利用先进的测试手段和数据处理系统来测量其焦距是
十分必要的。
传统的焦距测量方法是放大率法。该方法通常采用可见光照明，将玻罗板置于平行光管的焦面上，光
束再通过被测透镜成像在测量显微镜的分划板上，用目视观察，通过测微目镜读数。被测透镜焦距，的计
算公式为
＝（Ｙ ／Ｙ） ，卢 （１）
式中：． 为准直物镜焦距，Ｙ，Ｙ 分别为玻罗板的刻线间隔和测得的像高， 为测量显微镜物镜放大
倍率。
另一种常用的方法是测角法。准直物镜与被测透镜的位置与上述放大率法相反，玻罗板不是在准直物
镜的焦面，而是位于被测透镜焦面，再通过准直物镜成像在准直物镜的后焦面上。它不用光学方法测量像
的大小，只是用光学方法瞄准像的位置。通过度盘转动，先后瞄准玻罗板的两刻线，由度盘转角读出玻罗
板双刻线的夹角２ ，计算出焦距ｆ ＝（Ｙ／２）／ｔｇ（２ ｏ这种方法不要准确地知道准直物镜的焦距，减小了
一项很重要的误差源。另外玻罗板是经过准直物镜与测量显微镜的两次放大，所以测量精度又得以很高。
２红外焦距仪的测量原理
在红外光学系统焦距测量中，不少人沿用放大率法，用可见光来替代红外光进行测量。由于可见光和
２００２年４月 第２２卷第２期 宇航计测技术 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃ Ｍｅｔｒｏｌｏｔ，￣ ＡＰＲ．２ＯＯ２ Ｖｄ趋．Ｎ０ ２ 文章编号：１００（３—７￣０２（２００２）０２—００２５—０４ 中图 ｉ
用双线阵ＣＣＤ实现高准确度微孔
自动测量
张忠民 李开端
（海军航空工程学院，山东２０５０４１） 文献标识码：Ａ
文 摘 彳卜绍了一种使用线阵ＣＣＤ自动测量微小圆孔参数的方法。基于微小圆孔的夫琅 和赞衍射原理ｔ使用正交线阵ｃＣＤ实现了对微孔的直径和圆度误差的二维参数的自动测量。 主题词 夫琅和赞衍射一微孔＋线阵ＣＣＤ测量
Ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｍｅ￣ｕｒｅｍｅｍ ｏｆ ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ
ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｌｉｎｅａｒ ａｒｒａｙ ＣＣＤ
Ｚｈａｎｇ Ｚｈｏｎｇｍｉｎ Ｌｉ Ｋａｉｄｕａｍ （Ｎａｖａｌ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ ＥｎｇｌｎｅｅｆｉＥ￣ｇ Ａｃａｄｅｍｙ．Ｓｈ￣ｍｄｏｎｇ ２６６０４１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｋｉｎｄ ｎｆ ｍｅｔｈｏｄ ０ｆ ｕｓｉ“ｇ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ａｒｒａｙ ＣＣＤ ｔｏ ｎ３ｅａｓｎｌ￣ｍｉｃｍｐｏｍｕｓ ｐａ— ｒａｍｅｔｅｒ ｖｏｌｕｎｔａｒｉｌｙ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｒａｕ￣Ａｏｆｅｒ ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｕｓ吨ｔｈｅ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｌｉｎｅａｒ ａｒｒａｙ ＣＣＤ ａｕｔｏｍａｔｉｃｌｙ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ［ｖ，－ｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｐａｒａｌ￣ｌｅｔｅｒｓ ｏｆ ｃｉｒ＿ ｅｕｌａｒｉｔｙ ｅｌＴｏｒ ｏｆ ｍｉｃｍｐｏｍｕｓ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ． Ｓｕｂｊｅｃｔ ｔｅｎ獭Ｆｒａｍｆｉ￣ｏｆｅｒ ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ Ｍｉｅｍｐｏｍｕｓ Ｌｉｎｅａｒ ａ玎 ＣＣＤⅥｅ幽ｕ瑚ｌ１ｅｎｔ
第３Ｏ卷第１２期 ２０１０年１２月 核电子学与探测技术 Ｎｕｃｌｅａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．３Ｏ Ｄｅｃ． Ｎｏ．１２ ２Ｏ１０ 一种线阵ＣＣＤ显微测量系统的标定方法 杨春晖，韩 焱，刘 宾 （中北大学电子测试技术国家重点实验室，太原０３００５１） 摘要：使用参数分离标定的方法对微小物体的在线高精度测量控制系统进行标定。研究了线阵 ＣＣＤ显微相机的成像模型，提出相机的内外参数分离标定方法，在实验室模拟工业环境下和工业现场分 别标定相机的内参数和外参数。参数分离标定的方法简化了工业现场的标定任务，相机可应用于多种 测量环境，且标定模板容易制作。实验证明该标定方法精度较高，标定后相机的极限误差为２．０５ ｍ。 关键词：显微测量；相机标定；线阵ＣＣＤ；分离标定 中图分类号：ＴＰ ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５８－０９３４（２０１０）１２—１６４９－０４ 随着机器视觉产业发展的成熟，利用线阵 ＣＣＤ开发的精密测量系统已经广泛应用于产 品外部尺寸的非接触测量、分类、产品表面缺陷 等在线测量领域。在很多文献中都提出了对线 阵相机的标定方法，但标定过程复杂，而且需要 高精度的辅助设备ｎ 。本文讨论线阵ＣＣＤ相 机在小尺寸显微图像在线检测系统中的标定实 现，利用内外参数分离标定的方法，减少工作现 场的工作量，使测量系统可以应用于多种测试 背景 １成像模型 １．１几何模型 根据针孔成像模型，本文把线阵ＣＣＤ作为 面阵ＣＣＤ的某一行像素，建立线阵ＣＣＤ的显 微成像模型。镜头畸变不可避免，但随着相机 制作工艺的改进，认为线阵图像传感器安装在 投影中心正后方，图像只在相机Ｘ轴方向存在 畸变 ］。相机的扫描运动向量为 ＝（０， ， ０），且相机运动速度与图像采集频率相符。显 微视觉精密测量相机的景深非常小 ，认为被 测特征点在垂直于光轴的焦平面内，属于平面 测量。在实验室条件下，可以使相机光轴很好 地与标定平面垂直，令世界坐标系与相机坐标 系相互平行。如图１所示。 解 ＼、 ／ ｉ Ａ 乙 ｌ ／ 苗方向 ／ ｖ ／ ／ 。相机投影中 （ｒ，ｃ） ｕ。ｖ）
