基于线阵CCD阵列的在线检测方法
基于线阵CCD的印刷品缺陷在线检测系统设计
基于线阵CCD的印刷品缺陷在线检测系统设计李果【摘要】An offset press simulation system is built to simulate the whole printing process. Cylinder print detection mode is applied. And an on-line image acquisition system is constructed on a platform of printing cylinder to build an environment of computer vision acquisition. A computer vision processing software （Halcon） is installed to model, adjust and match the detection target, thereby locating the print defects.%在建立胶印机模拟系统来模拟其印刷全过程基础上，采用滚筒印刷检测模式，并且在印刷滚筒平台上建立在线图像采集系统，搭建计算机视觉采集环境，安装计算机视觉处理软件（Halcon），对检测目标进行图像建模、校准、匹配等处理，从而对印刷品缺陷进行定位．【期刊名称】《南京工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(010)001【总页数】5页(P68-72)【关键词】印刷缺陷;在线检测;硬件设计;软件设计【作者】李果【作者单位】安徽新闻出版职业技术学院,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TP23在印刷过程中，由于工艺等原因，印刷品往往会出现色差、套印不准现象，还会出现一些脏点、墨线、堆墨、重影和漏白等外观缺陷［1］.印刷行业以往多采用人工检查的方法，通过在印刷产品中抽取一定样品，逐一进行比对的方法进行检验.这样的检测效率低、成本高、差错率大，而如果利用计算机在线检测系统来代替人工检测，不仅可以提高效率、降低成本，几乎可以消除差错率.1 在线印刷缺陷检测系统组成及硬件特点通过分析印刷过程及计算机自动图像检测系统特性，根据印刷品常见的一些缺陷特征，如墨点、套印不准、漏印等设计该系统硬件环境，主要包括图像采集、图像定位、自动检测及结果输出四个部分，如图1所示.图像采集部分主要由工业用CCD 摄像机、标准光源、图像采集卡及计算机构成.首先采用工业CCD摄像机对在线印刷品进行摄像，将获取到的每一帧图像通过网络传输给计算机，再通过在线图像处理软件进行图像定位、比对，找出与预设标准印刷品样张图像不一致的图像，并将此图像信息反馈给输出系统，由输出系统通知质检人员并指挥印刷机调整印刷进度.1.1 工业用CCD摄像机目前印刷检测过程中使用最为广泛的是CCD摄像机［2］，用于拍摄待测印刷品.CCD摄像机从结构原理上可分为线阵CCD和面阵CCD两种［3－4］.线阵CCD摄像机是在拍摄的时候每帧取景整个图像的一条线，如图2所示，主要使用在图像幅度较大、分辨率较高以及在线运动较快的环境中，但缺陷在于获取一幅完整图像所需时间较长，而且在图像获取过程中，需要使用恒定光源，因为若使用闪光灯来补偿光亮度，其闪烁频率无法达到每一帧拍摄速度，很难保证图像获得统一标准的光源.面阵CCD摄像机就是在同一时间内获取一个面的图像.本论文设计系统中选择线阵CCD摄像机，原因在于面阵CCD摄像机每次获取的图像面积太大，图像获取过程中容易出现重复获取或漏取，而且每次获取图像太多对计算机计算能力要求也高，因此采用线阵CCD摄像机，只要将CCD摄像机采样频率与印刷滚筒转速统一，保持稳定光源和恒定速度，就可以达到在线监测要求.本实验选用的是加拿大DALSA进口高速彩色4 096像元线扫描相机PC30－4K60.1.2 光源计算机在线监测系统中，图像采集模块是具有决定性作用的模块，是后面图像处理及反馈控制的基础，而在图像采集中，最容易忽视的问题就是光源问题［5］.实际上光源是信息采集的前提和基础，在图像采集过程中起到至关重要的作用，照明光源的光强、光照稳定性和均匀性都会对系统有很大的影响［6］.因为印刷产品在不同光源条件下呈现的效果会有差异，而获取这样的数据会直接导致计算机处理失误.在运动系统中，由于采用线阵CCD镜头，光源亮度必须恒定，采样频率应该达到9.2 kHz以上.为了避免噪声干扰及光源闪烁问题，可选择直流电源供电.本实验开始采用的是高频荧光灯作为稳定光源，但在实验中发现仍然存在图像偏暗和无规律噪声干扰的问题，无法保证检测正常进行，最终选用了Philips公司的TZI高频光源.1.3 图像采集卡图像采集卡的主要作用是将CCD摄像机获取到的数据采集到计算机中，以标准数据格式保存起来以备软件处理.通过采集卡可以把摄像机与计算机联系起来，将数据从摄像机传递到计算机里，并完成视频信号处理任务.而在工业自动检测系统中，图像采集卡的主要任务是外接CCD摄像机，将获取的实时图像信息进行加工处理，再传递给计算机，由其发布行动指令.因此，图像采集卡与CCD摄像机、监视器、计算机一起就构成了一个典型自动图像检测系统的基本硬件环境［7］，如图3所示.图像采集到的数据进入采集卡后，一部分将信号传送给控制器，让系统保持场同步的关系，并且通过控制器使各个单元按照信号要求协调工作;另一部分则是传递给预处理系统，数据等待系统的定位、比对、控制.本实验中采用的是Dalsa公司专用采集处理卡X64－Ipro.2 在线检测系统软件设计印刷品缺陷检测的基本设计思路如图4所示，首先通过线阵CCD对标准印刷产品或者印刷原稿进行采集，作为核对标准图像，在此基础上进行标准模版的创建［8］;其次启动印刷缺陷在线监测系统，CCD将获取实时印刷图像，并把获取到的实时参数传递到计算机系统中，与标准图像参数比对，进而检测在线印刷品是否存在印刷缺陷问题，与此同时将检测过程及结果传递到监视器上，供操作人员分析参考.在检测过程中，如果发现获取像素与标准像素直接有不同之处并且超过预定范围，系统初步认为其为印刷缺陷产品，并将其标出.2.1 检测系统开发方式本实验使用德国MVTec Halcon机器视觉处理平台及VC++数据访问融合方法，将这两者结合开发.Halcon平台主要执行实时图像采集、图像定位、图像核对、结果标识及反馈等工作;VC++主要执行程序设计及算法优化处理，将图像处理结果在设计好的框架中显示出来.图5为两者融合开发方法示意图，分别负责机器视觉处理和交互框架.Halcon平台中提供许多图像处理算子，用户可针对不同印刷品材质常见的印刷缺陷问题，选择不同的算子进行排列组合，执行如匹配、定位、辨识、标记等工作.VC++的操作相对容易，主要是设计交互框架用来监视监测数据.两者之间结合主要是将Halcon语句转换并嵌入到VC++环境中去，实现整个系统的检测功能.2.2 系统软件总体演示图6为本实验建立起的检测操作系统及结果显示框架，其对话框设计是在VC++环境下搭建，主要包括设置模板、在线检测等基本模块，并可根据需求添加删改.点击“创建模板”按钮，在对话框中设置模板数据，可以从计算机中导入已存储的印刷品原稿，也可以通过在线系统获取标准图像，然后将其保存为检测模板即完成创建过程.之后可以通过点击“检测缺陷”复选框即可开始在线检测，如果检测出错误会在窗口将其显示出来，并停止印刷机运行，如图7所示.3 实验结果分析本实验模拟印刷平台的滚筒半径为100 mm，系统稳定速度为4.72 rad/s，也就说每秒印刷产品长度为3 m，可以满足一般平版胶印机和丝网印刷机的要求.当系统开启时，印刷滚筒检测需要约150 ms时间，而滚筒转速4.72 rad/s意味着每秒处理4.72帧图像，平均每帧图像处理时间约210 ms，这样看来系统在满负荷运转的情况下仍有60 ms空闲，能够满足印刷设备实时在线监测需求.另外，系统最高处理数据量约为18.6 m/s，基本也达到了所选每秒20 m吞吐能力的CCD相机最大数据吞吐量.本实验中，对印刷品质量检测效果也做了相应测试分析.为模拟实际印刷缺陷，分别用铅笔和中性水笔在被检测物品上模拟出各种质量问题，其设计缺陷横向不小于0.5 mm，纵向不小于0.3 mm，出错报警率为98.91%.虽然系统检测精度较高，但对一些极端环境下的错误没有检出，主要原因可能是由于机械系统方面的原因，使得图像获取过程不能得到完全的质量保证，但总的来说，达到了系统设计要求.4 结语本文针对印刷企业实际生产的需要，结合生产实际情况，把数字图像处理、机器视觉等技术与印刷基本原理相结合，研究计算机图像处理技术在印刷品图像和缺陷检测中的应用，进行印刷品检测系统的软硬件实现.实践证明，基于线阵CCD的在线图像检测系统适用于印刷缺陷实时检测，能实时检测常见的诸如飞墨、漏印、刀丝等几种形状缺陷及简单的色彩偏差，检测速度可达3 m/s，基本满足了系统设计的实时性要求.为现代印刷企业改造现有质检设备、体系提供详细解决方案.参考文献:【相关文献】［1］陈亚军.基于图像处理的印刷品缺陷在线检测系统研究［J］.包装工程，2005，26(6):64－66. ［2］李福建，张元培.机器视觉系统组成研究［J］.自动化博览，2004(2):61－63.［3］刘贤德.CCD及其应用原理［M］.武汉:华中理工大学出版社，1999.［4］马颂德.计算机视觉［M］.北京:科学出版社，1999.［5］赵榕椿.数字图像处理导论［M］.西安:西北工业大学出版社，1996.［6］ROBERTS J W，ROSE S D，JULLIEN G A，et al.PC-based real-time defect imaging system for high-speed web inspection［C］//Machine Vision Application in Industrial Inspection Meeting SPIE Proceedings，1993，1907:164－176.［7］钟辉.彩色印刷品图像缺陷自动检测系统算法的研究［D］.长春:吉林大学，2007.［8］张立凡.基于机器视觉的图文印刷缺陷检测研究［D］.北京:北京印刷学院，2010.。
线阵CCD-维尺寸测量的实验
键知识 点。
关键词 ： Ｃ 尺寸测量 ； Ｃ Ｄ； 基本原理
１ ．引言
Ｔ Ｄ２９ Ｃ Ｉ Ｄ为典型的二相单沟道 型线阵 Ｃ Ｄ， ０ Ｃ
图 １ Ｔ Ｄ２９ 为 Ｃ Ｉ０ Ｄ的 结 构 原理 图 。它 由若 干个 ｐ ｎ 结 光 电二极管 构成 光 敏元 阵列 ， 中 Ｄ 其 表 示 的是 用 于检 测暗 电 流 而 被 遮 蔽 的二 极 管 阵 列 ， 表 示 Ｓ 的是曝 光像敏 单元 。为了尽 快地 入 门 ， 我们 暂时可 以忽 略 Ｄ 光 电二 极 管 阵 列 ， 只要 关 注 Ｓ 列 即 系 可 。Ｓ 系列光 电二 极管 将 光 信号 对 应地 转 换 成 电
荷信号 ， 并存 储在 Ｍ Ｓ结构 中。在转移 脉 冲 Ｓ Ｏ Ｈ 高电平到来时 ， 正值 Ｃ １电极下均形成深势阱， Ｒ 如
此Ｓ Ｈ的高 电平使 Ｃ １下 的深势 阱与 Ｍ Ｓ电容存 Ｒ Ｏ 储 势 阱沟通 ， 图 ２所示 。 如
图２ Ｈ的高电平使 Ｃ Ｉ下的深势 阱 Ｓ Ｒ
与 ＭＯ Ｓ电容存储势 阱沟通
是 最常见 最简单的应 用， 而且是 非常有效的非接 触检 测技术 ， 被广 泛地 应用 于各种加 工件
的在 线检测和 高精度 、 高速度的检测技 术领域 。本 文 旨在帮助 对 Ｃ Ｄ感兴 趣的 同学通过 Ｃ
一
个简单 的应 用实例尽快地 了解和 掌握 Ｃ Ｄ的基本 工作原理和一 维尺寸测量应 用中的 关 Ｃ
（ ） 示 波 器 观 测 各 驱 动 脉 冲波 形 以确 定 系 ２用 统 是否 正常工 作 ， 意选 择合 适 的积分 时 间和驱动 注 频 率 。积 分 时 间和驱动 频率 的改 变 ， 响光生 电荷 影 即输 出信 号 的 强弱 ， 者 成 正 比， 者 成 反 比。积 前 后
CCD技术及应用实验利用线阵CCD进行物体尺寸测量(精)
CCD技术及应用实验：利用线阵CCD进行物体尺寸测量一、实验目的通过本实验掌握利用线阵CCD进行非接触测量物体尺寸的基本原理和方法，用实例探讨影响测量范围、测量精度的主要因素，为今后设计提供重要依据。
二、实验准备内容1.利用线阵CCD进行非接触测量物体尺寸的基本原理线阵CCD的输出信号包含了CCD各个像元所接收光强度的分布和像元位置的信息，使它在物体尺寸和位置检测中显示出十分重要的应用价值。
CCD输出信号的二值化处理常用于物体外形尺寸、物体位置、物体震动（振动）等的测量。
如图3-1所示为测量物体外形尺寸（例如棒材的直径D）的原理图。
将被测物体A置于成像物镜的物方视场中，将线阵CCD像敏面恰好安装在成像物镜的最佳像面位置上。
当被均匀照明的被测物体A通过成像物镜成像到CCD的像敏面上时，被测物体像黑白分明的光强分布使得相应像敏单元上存储载荷了被测物尺寸信息的电荷包，通过CCD及其驱动器将载有尺寸信息的电荷包转换为如图3-1右侧所示的时序电压信号（输出波形）。
根据输出波形，可以测得物体A 在像方的尺寸D'，再根据成像物镜的物像关系，找出光学成像系统的放大倍率β，便可以用下面公式计算出物体A的实际尺寸Dβ/=（3-1）D'D显然，只要求出D'，就不难测出物体A的实际尺寸D。
线阵CCD的输出信号U O随光强的变化关系为线形的，因此，可用U O模拟光强分布。
采用二值化处理方法将物体边界信息（图3-1中的N1与N2）检测出来是简单快捷的方法。
有了物体边界信息便可以进行上述测量工作。
2.二值化处理方法图3-2所示为典型CCD输出信号与二值化处理的时序图。
图中FC信号为行同步脉冲，FC的上升沿对应于CCD的第一个有效像元输出信号，其下降沿为整个输出周期的结束。
U G为绿色组分光的输出信号，它为经过反相放大后的输出电压信号。
为了提取图3-2所示U G的信号所表征的边缘信息，采用如图3-3所示的固定阈值二值化处理电路。
基于线阵CCD的简单测量
关键词 ：电荷耦合器件 ；非接触 测量 ；倾 斜角度
中图分类 号 ：Ｐ ３ Ｔ ２ 文献标 识码 ： Ｂ ｄｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １７ － ３ ５ ２ １ ．３ ０ ５ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．６２ ４０ ．０ ０ ．３ ｓ １
Ｓ ｍｐ ｅ ｔｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｅ ｒａ ｒ ｙ ＣＣ ｉ ｌ ｓ ａ ｕ ｅ ｎ ａ ｅ ｎ ｌ ａ ｒａ Ｄ ｎ
Ｑ Ｎ Ｐ ｎ ，Ｌ ａ ｇ Ｉ ｅｇ ＡＮ Ｙ ｎ ，ＷＡ ＧＺ—ｅ，Ｑ ｏ ｇ Ｎ ｉｆｉ Ｉ ｎ Ｌ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｒｃ ｅＤ ｖ ｅａ ｄＯ ｔ ａ Ｅｅｔ ｎＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｔａｊ ｎｖｒ ｔ， ｉ ｊ ０ ０ ２ ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ ｅｉ ｅｉ ｎ ｐｉ ｌ ｌｃ ｏ ｎ ｉ ｅｉ ， ｉ ｉ Ｕ ｉ ｓ ｙ Ｔａ ｉ ３ ０ ７ ，Ｃ ｉａ Ｐ ｓ ｃ ｃ ｒ ｎ ｎ ｎｎ ｅｉ ｎｎ
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Ｃ ２－１ ５ ／ Ｎ１ ３ ２ Ｎ
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验
室
科
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第１ ４卷 第 ３ 期 ２ １ 年 ６月 ０１
Ｖｏ． ４ Ｎｏ ３ Ｊ ｎ ２ １ １１ ． ｕ ． ０１
ＬＡＢ ０ＲＡＴ０ＲＹ Ｓ ＥＮＣＥ ＣＩ
基于线阵 Ｃ Ｄ的简单测量 Ｃ
秦 鹏 ，蓝 杨 ，王紫菲 ，齐 龙
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图 １ 物体尺寸测量 系统的光学 系统
２ 用线 阵 Ｃ Ｄ测量物体 的振动 Ｃ
２ １ 实 验原 理 ．
本 实验是 利 用安装 在光 学成像 物镜 像面 上 的线
CCD线阵实验
标定好光学系统放大倍率后测量系统就可以对如何安装在指定位置上的任何物体的外 形尺寸进行测量实验，例如对仪器提供的 3mm、8mm 棒材的外径尺寸进行测量实验。实际 的物体外形尺寸的测量仪器都需要上述的标定过程，只有经过上述标定才能够应用于实际工
程中。
(3) 打开实验仪电源开关，启图动3-计5 线算阵机C，CD并应进用入开物发体实验尺仪寸测量软件，将在屏幕上弹出 如图 3-6 所示的物体外形尺寸测量实验软件界面；
图 3-6 所示界面中尽管标写“LCCDAD-Ⅱ”字样，照样适用于“LCCDAD-Ⅱ-A 型”实 验仪。其中“打开”菜单是为打开原来曾保存过的数据文件进行察看而设，“保存” 菜单为 将所测量的数据保存到指定文件夹而设定。实验时点击“连续”菜单，仪器便执行连续采集 线阵 CCD 的输出信号；其中“单次”是只采集线阵 CCD 输出一行的信号，并将其显示在 计算机界面上；“数据”与“曲线”菜单分别用来以数据方式还是以曲线波形方式显示所采 得的数据信号；“0ms”为曲线波形在计算机界面上停留显示的最短时间，以便实验者能够 快速地观测到信号波形的变化，但是它不可能为“零”，它与计算机的性能有关。它右边的 “三角箭头”是显示时间的选择下拉菜单，点击菜单上的下拉箭头可以选择更长的显示时间 便于观察；“积分时间”和“驱动频率”等也都可以通过相应的下拉箭头进行选择，积分时 间为 16 档，驱动频率为 4 档可调。
三、实验所需仪器设备
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 计算机或 GDS-Ⅲ型光电综合实验平台一台；
四、实验内容及步骤
1．实验内容 （1） 建立非接触测量物体外形尺寸的基本结构； （2） 观测二值化处理过程中 CCD 的输出信号； （3） 在进行二值化阈值电平调整的过程中，观察阈值电平的调整对测量值的影响； （4） 进行光学系统放大倍率的标定； （5） 进行非接触测量被物体外形尺寸的测量； （6） 通过改变有关参数，观察对测量值的影响，分析影响物体尺寸测量的主要因素。
基于线阵CCD扫描的测量技术
在基于机器视觉的零件二维尺寸测量通常采用面阵CCDCCD相机作为图像采集设备，由于面阵CCD相机的像素分辨率较低。使得在测量精度要求较高的场合很难完成测量任务。线阵线阵CCD器件具有空间分辨率高的特点，可以实现高精度测量。近年来，利用线阵CCD进行无接触一维测量已经得到广泛应用。本文提出采用线阵CCD相机对零件进行平行扫描扫描采集零件图像，实现零件二维尺寸的高精度测量。1 线阵CCD扫描测量原理线阵CCD扫描测量系统主要由线阵CCD相机、运动工作台、控制电路及线光源等组成，扫描测量原理。被测零件放置于运动工作台上，随工作台一起以速度v向右方行进，零件未进入相机视场AB时，线光源所发射光线直接通过光学成像系统成为一帧灰度值较高的背景图像，当零件进入相机视场时，零件遮挡光线使得采集图像含有零件轮廓信息，将所有输出图像按采集的先后关系进行拼接，即可得到完整的高分辨率零件图像，通过图像处理得到零件的二维几何尺寸。2 扫描同步控制扫描同步控制是线阵CCD扫描测量零件二维几何尺寸的关键技术，也是影响系统测量精度的最主要因素。所谓扫描同步是指：单位时间内线阵CCD相机所采集图像总和对应的物方实际尺寸与零件的行进速度相同。当扫描同步时，获取的零件图像与实际零件相比没有发生变形，，对其进行处理的结果最接近零件尺寸的真实值；当相机采集速度大于零件行进速度时，零件图像被拉长，，对其进行处理的结果将大于零件尺寸的真实值；当相机采集速度小于零件行进速度时，零件图像被压缩，。对其进行处理的结果小于零件尺寸的真实值。为保证对零件尺寸测量的准确性，需要进行同步控制。线阵CCD的像素尺寸S为14μm×14 μm，线扫描速度vx为500帧／秒，镜头焦距f为50 mm，镜头到零件的距离D为150 mm，则CCD像素所对应的物方尺寸L为：则单位时间内线阵CCD相机所采集图像总和对应的物方实际尺寸(即CCD相机扫描图像速度v)为：在这种情况下，要实现零件扫描同步则要求零件的行进速度为21 mm／s。3 图像处理算法通过以上分析，对系统的运动工作台的行进速度进行严格控制，使之与CCD相机的扫描速度达到很好的同步效果，实际采集零件图像。3．1 图像边缘提取由于需布置光源，而光源随时间会有所衰减。所以对图像采用边缘检测的算法，以减小光源亮度变化对图像检测的影响。要得到图像的轮廓尺寸，边缘检测是测量的基础和关键。由于图像往往含有噪声。而边缘和噪声在空间域都表现为灰度有较大的起落，给边缘提取带来困难。通过仿真比较，最终采用了3*3的平滑算子和抗噪能力较强的sobel检测算子，它对灰度渐变和噪声较多的图像处理效果较好，对边缘定位比较准确，能够满足我们对图像测量的需要。由sobel算子提取被测零件的图像边缘，图像边缘是一条细环，由于图像太大，显示图为33％的缩略图，看起来间断的地方很多，其实是连续的，大部分边是单像素宽，左下角部分400％的显示图。
一种线阵CCD显微测量系统的标定方法
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 ， 测 量 系统 可 以应 用 于 多种 测试 使
背景
＼ 、 ／ 解
ｉ
Ａ
（ｃ ｒ） ， ｕ ｖ 。）
１ 成像模型
１ １ 几何模 型 ． 根据针 孔 成像 模 型 ， 文 把线 阵 Ｃ Ｄ作 为 本 Ｃ
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 ００ ５ ） ３０ １
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 Ｃ Ｄ显微 相机的成像模 型 ， 出相机 的内外参数分离标定方法 ， Ｃ 提 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 ０ ｍ。 ．５ 关键 词 ： 显微测 量 ； 相机标 定 ； 阵 Ｃ Ｄ； 离标定 线 Ｃ 分
为径 向畸变 ：
等参 数 的标 定放在 测试现 场 完成 。 巨
涮 盘 过 棵 中可 再 次 标 定 一
Ｃ
Ｓ
（ １ ） ）（
利 用下式 进行 畸变校 正 ：
图 ２ 参 数 分 离 标 定 方 法 实 现 框 图
２ １ 实验 室标定 ．
的某 一行 像 素 ， 立 线 阵 Ｃ Ｄ 的 显 Ｃ 建 Ｃ
微成像 模 型 。镜 头 畸 变 不 可避 免 ， 随 着 相 机 但 制作 工 艺 的改 进 ， 为 线 阵 图像 传 感器 安 装 在 认
基于线阵CCD的特征标志线检测系统
；， 内 ， 源 核
正志 ／ 标线 Ｃ ５０ ８ ｌ２ ０Ｆ ３
圈１特征标志线捡Байду номын сангаас 引原理框图
Ｃｈｉ ａ ｎ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｌｔ ｎ ｏ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓ ｉ ｌ ｅ ｅ ｅ ｔ ｎ ａ ｅ ｏ ｌ ｅａ ｓｒｃ： Ａ ｏｕ ｉ ｆ ｒ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｏ ｉ ｃ ｉ ｄ ｔ ｃ ｉ ｂ ｓ ｄ ｎ ｉ ｎ ｏ ｎ ｒ
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２２ 信号 处 理 部 分 ．
线阵CCD尺寸测量的应用方法总结
CCD输出的信号为视频信号，光学系统把被测工件成像在CCD光敏元上。由于被 测工件与背景在光强上的交化反映在CCD视频信号中所对应的图像尺寸在分界处会 有明显的电平变化，通过二值化处理电路把CCD视频信号中的图像尺寸部分与背景 部分分离成二值电平。实现CCD视频信号二值化的方法很多，一般采用硬件电路实 现。无论采用哪种信号处理方式，都是为了从CCD的输出信号中提取真正表示被测 工件边界的特征点，这是保证测量精度的关键，常采用浮动阈值法和微分法。 浮动阈值法是使电压比较器的阈值电压随测量系统的光源或随CCD输出视频信 号的幅值浮动。这样，当光源强度变化引起CCD的视频信号起伏变化时，可以通 过电路将光源的起伏或CCD视频信号的起伏反馈到阈值，使阙值电位跟着变化， 从而实现方波脉冲的宽度基本不变。 浮动二值化电路的浮动量需要根据光源及背景光的影响进行适当调整，但理想的 完全能够消除光源不稳定所带来的误差是很困难的。想办法找到CCD视频信号中 被测工件的影像的边界特征进行二值化是更为理想的二值化方法。 微分法是基于真正代表被测工件边界的特征点处，被测工件的边缘是通光和挡光 的交界点理论上该处的光强变化率最大，由高等数学的知识知道，在拐点处，电 压函数的一次微分为最大值，二次微分为零。
d——被测工件的直径大小 d’——被测工件直径在CCD上影像大小 ——光学系统的放大率
知道物距、像距并测出工件影像d’的大小，即可求出被测工件的尺寸
CCD的信号检测电路实现电荷一电压的转化，这样在CCD输出端可获得表 示被测工件的视频信号。视频信号中每一个离散电压信号的大小对应着该 光敏元所接收光强的强弱，而信号输出的时序则对应CCD光敏元位置的顺 序。最终，被测物体的影像大小反映在CCD输出信号中变为输出信号电压 的高低，即在CCD中被影像遮挡部分的光敏元输出电压低，两侧未被遮挡 的光敏元输出电压高。
基于线阵CCD步进扫描的光照均匀度检测方法
上 的 新 型 无 线 数 据 传 输 方 式 ．与传 统 的 照 明设 备 相 比 ．白光 ＬＥＤ在 室 内通信 中要 同时兼顾 照 明和 通信 的 任务 传统 基 于照 明 的光 源 布局方 式难 免会存 在光 照 度不 均匀 现象 。从 而影 响通信 系统 的可靠性 。因此 。在 光源 布 局 时需要 考 虑光 照 度分 布均 匀性 ．这将 直接 影 响通 信可 靠性 等 问题『１１ ＬＥＤ光 源 因具备 电光 效率 高 、 发热 少 和亮 度 高 等优 点 而成 为 新一 代 绿 色能 源 ．其 在 光 学测 量 、投 影 和 激 光 产 生 等 领 域 的 应用 中 ．均 需 要
Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｔｅｃｈ ｎ ｏｌｏｇ ｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ ｙ，Ｘｉ’ａｎ ７ １ ００２ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｃｃｕ ｒ ａｃｙ ａｎｄ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ＬＥＤ ｌｉｇｈｔ— ｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ａ ｎｅｗ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｖｅ ｕ ｎ ｉｆｏｒｍｉｔ ｙ ｍｅａｓｕ ｒｅ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｅｐ—ｓｃａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｌｉｎｅａｒ ａｒｒａｙ ＣＣＤ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｆｏｕｎ ｄｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｌｉｎｅａｒ ａｒｒａｙ ＣＣＤ，ｓｔｅｐｐｉｎｇ
１线 阵 ＣＣＤ 扫 描 的 光 照 均 匀度 检 测 原 理
基于单片机的线阵CCD实时检测系统的开发解读
基于单片机的线阵CCD实时检测系统的开发摘要：分析了线阵CCD用于实时检测系统的特点和要求，介绍了一种基于AT89C2051单片机的线阵CCD实时检测系统的设计方案。
本方案电路结构简单可靠，信号处理灵活检当，有一定的通用性和启发性。
关键词：CCD 单片机驱动检测系统CCD(Charge Coupled Devices)电荷耦合器件应用系统的关键技术在于CCD 驱动时序的产生和输出信号的采集与处理。
目前驱动主要有直接数字电路驱动、EPROM驱动、专用IC驱动、复杂的CPLD驱动等常用的驱动方法，但是它们存在着逻辑设计较为复杂、调试困难、柔性较差等缺点。
在数据采集和处理方面，大多数都经过差动放大、采样保持、A／D转换，再通过总线或采集卡等接口与PC机相连。
这种系统结构庞大，而且在信号处理、通信软件和界面设计等方面要耗费大量的精力。
应该说这种应用系统在静态测量处理方面有其优点，但如果要满足实时控制系统的连续检测要求以及系统体积精小而容易装配等特点，则必须简化驱动电路、数据采集过程和处理方式。
本文正是出于这种考虑，开发出了一种基于单片机的实时性检测系统：仅用Atmel公司一块小型的AT89C2051单片机便能产生稳定、精确、高速的驱动脉冲。
该电路结构简单、调试方便、CPU占用率低，将驱动、采集和处理融为一体，而且与上位机的连接仅用两条导线便可实现检测信息传输。
这种方法大大简化了线阵CCD检测系统的结构，在机器人视觉、智能小车、轨迹导引等动态检测方面有独特的应用优势。
1 线阵CCD实时检测系统模型以机器人路径识别为例具体说明如何利用线阵CCD开发实时动态环境检测系统。
假设在一个深色(如黑色、蓝、绿等)平面上用宽度为30mm的白线作为机器人将要运动的轨迹导引线，利用线阵CCD开发出检测白线轨迹的检测系统。
先利用光学系统用摄像头将路面信息成像到CCD的感光面上；然后读取白线的位置检测信息作为机器人的视觉，让机器人在上位机的控制下沿白线轨迹运动。
基于线阵CCD 的边缘测量及重构技术研究
（申请工学硕士学位论文）基于线阵CCD 的边缘测量及重构 技术研究培养单位： 机电工程学院 学科专业： 机械电子工程 研 究 生： 黄伟成 指导老师： 卢红 教授2008 年05月 基于线阵CC D 的边缘测量及重构技术研究黄伟成武汉理工大学分类号 密 级 UDC 学校代码 10497学 位 论 文题 目 基于线阵CCD 的边缘测量及重构技术研究英 文 The measurement and reconstruction technology题 目 research of brink based on the liner CCD研究生姓名 黄伟成姓名 卢 红 职称 教 授 学位 博士 单位名称 机电工程学院 邮编 430070申请学位级别 硕士 学科专业名称 机械电子工程论文提交日期 2008.04 论文答辩日期学位授予单位 武汉理工大学 学位授予日期 答辩委员会主席 评阅人2008年04月指导教师独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生（签 名）：黄伟成日 期：2008.5.15关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
(保密的论文在解密后应遵守此规定)研究生（签 名）： 黄伟成 导师（签名）： 卢红 日 期： 2008.5.15摘要随着生产与科学技术的迅速发展，对测量的精确度、测量效率以及测量的自动化程度的要求也越来越高。
传统的检测技术很难适应这种新的要求，于是基于CCD图像传感技术的图像测量系统得到了很快的发展。
一种基于线阵CCD技术印刷电路板胶片的尺寸及缺陷在线检测方法
一种基于线阵CCD技术印刷电路板胶片的尺寸及缺陷在线检
测方法
叶亭;吴开华;马莉;庄霏
【期刊名称】《光学与光电技术》
【年(卷),期】2008(6)2
【摘要】对于最大幅宽为500mm的胶片,提出了一种基于线阵CCD技术实现印刷电路板胶片尺寸及缺陷的在线检测方法。
设计的线阵CCD和被测胶片相结合的二维双向运动机构完成扫描成像。
设计的成像系统使得线阵CCD成像范围覆盖一个被测单元的幅面,避免了图像拼接时所引入的误差。
扫描图像先经模板匹配定位感兴趣区域,再对针孔区域、缺角区域分别采用了区域生长法和差影法来实现缺陷检测,线段区域则通过区域分割法来实现尺寸测量。
实验表明,该方法不仅能够对针孔、缺角进行有效的判别,而且能准确地测量出线宽和线间距,分辨率可达
0.025mm。
【总页数】4页(P74-77)
【关键词】PCB胶片;光电测量;在线检测;图像处理
【作者】叶亭;吴开华;马莉;庄霏
【作者单位】杭州电子科技大学自动化学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN247
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基于线阵CCD扫描的测量技术
基于线阵CCD扫描的测量技术
王泽民;高俊钗;左乾县
【期刊名称】《山西电子技术》
【年(卷),期】2009(000)005
【摘要】针对零件二维几何尺寸的高精度非接触测量问题,提出了基于线阵CCD 扫描测量的方法.通过对扫描同步的分析,很好地控制了扫描图像的失真.对CCD扫描图像设计了处理算法.由于需布置光源,而光源随时间会有所衰减,所以对图像采用边缘检测的算法,以减小光源亮度变化对图像测量的影响;由于获取的梯度是梯度带,同时为了不加剧边缘的不连续性,采用了细化算法.对间断点进行插值,采用周长法计算直径,系统测量结果与采用千分尺进行测量的结果相比较,其测量误差不大于10 μm.
【总页数】3页(P36-38)
【作者】王泽民;高俊钗;左乾县
【作者单位】西安工业大学,电子信息工程学院,陕西,西安,710032;西安工业大学,电子信息工程学院,陕西,西安,710032;兵器工业第202所,陕西,咸阳,712035
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.5
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明
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