CCD测量系统

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面阵CCD钢板长宽尺寸在线实时 测量系统误差分析
2014282120113 胡笑莉
系统分辨率
系统分辨率= 视场尺寸/ CCD 像素总数

长度方向∆X= 4 500 mm/ 768= 5. 86 mm 进行像元细分后∆X= 5. 86/ 10= 0. 59 mm

宽度方向∆Y= 3 000 mm/ 576= 5. 21 mm
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CCD 像素的尺寸是比较严格的, 一般的刻化误差在1‰～5‰左右。这个误差是 随机误差, 但由于器件采用分等级方法, 所以用于测量的器件应该对其CCD像素 进行精密量测检验, 若按1‰～5‰计算, 误差在0. 01 mm 以下。
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数字化给对准判别带来的误差

这个是指图像采集卡A/ D 转换给对准目标点造成的误差。由于A / D 转换为8 bit , 误差为4‰。可以通过调整CCD 摄像机系统的亮度/ 对比度使得最亮和平 均暗区定义为255 和0, 这样可以使钢板图像的边缘比较容易识别, 因此可达到 20%的分辨率, 误差在0. 782 mm 以下, 这个误差应予修正。


这时误差是很大的, 必须修正。方法是用光学测量的方法实测出每个镜头的畸 变曲线, 然后由计算机对钢板的数字图像进行实时修正, 一般精度可达到1‰, 即 长度0.05 mm, 宽度0. 03 mm, 厚度0.0008 mm。由于畸变是随视场变化的, 所 以视场越小, 畸变则越小。
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CCD 像素刻化的不均匀性
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CCD摄像系统

测量场—正确放置被测物体，方便图像采集。 光源—帮助被测物体成像清晰 光学系统—调整被测物体成像大小、清晰程度 CCD传感器—将光信号转换成电信号，采用像素为795X596的面阵CCD器件。



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图像采集及处理系统

图像采集卡—将CCD传感器产生的模拟信号转化为数字信号，做后期处理。 图像处理—对数字图像信号作预处理、边缘提取、自动识别
进行像元细分后∆Y= 5. 21/ 10= 0. 52 mm

厚度方向∆Z= 80 mm/ 768= 0. 10 mm
进行像元细分后Z= 0. 10/ 10= 0. 01 mm
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照明误差

直流照明 亮的话，钢板变宽 采用背景照明。


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镜头畸变误差

属于系统误差, 一般摄像机镜头的畸变小于2%。 畸变= 误差/ 视场半径= 2% ; 长度畸变误差≤4 500/ 2×0. 02= 45 mm; 宽度畸变误差≤3 000/ 2×0. 02= 30 mm; 厚度畸变误差≤80/ 2×0. 02= 0. 8 mm。

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环境因素引入的误差

这些误差包括行车行走、轧机震动和其他振动带来的测量误差。这些误差可以 通过在地面上布测空间精密测量控制网来加以修正, 同时也保证了60 个摄像机 以及精密测厚装置之间相互关联的精密性和稳定性。这是技术关键。
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谢
谢观看
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投影差的修正

这是所有光学测量仪器都具有的测量误差,不论投影的方向如何。如图所示, 不 同宽度的钢坯就有不同的高度( 即离摄像机的距离S 不同) ,对于不同宽度的钢 坯L1 和L2 在摄像机的CCD 像面上投影得到的宽度是一样的, 这种投影差∆L与 摄像镜头的半视场角w和摄影距离S 成正切关系。 ∆L= L1- L2= 2×( S1- S2) ×tgw 按技术条件, 设: Arctgw= 3000÷2÷18000= 4. 76°, S1- S2= 80 mm，∆L= 13. 33 mm，不修正投影差是不能保证测量精度的。

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数据终端系统

利用摄像机的参数，将图像上的长宽尺寸换算成为实际尺寸。 实时显示钢板长宽，以及剪切位置。

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结束语

本测量系统可以适应恶劣的工业现场环境，具有很好的防尘、防震、抗低温及 抗电磁干扰等功能。 系统的测量范围为：（ 15mX3m ），测量精度高于 5mm ，动态跟踪速度为 4m/s。 本系统用面阵CCD相机进行工件尺寸的非接触测量，是光学、图像测量及计算 机技术在工业尺寸测量方面的成功应用，课方便地移植到冶金、化工、机械加 工及其他领域。
面阵CCD钢板长宽尺寸在线实时 测量系统
2014282120113 胡笑莉
前言

人工测量：钢板尺寸量测的准确率低、成材率不高、操作人员的劳动强度高， 费力。 激光扫描：空间分辨率不高 超声检测：一般用于测厚，精确度低 射线测量：辐射大，人身伤害 CCD摄像机测量




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系统原理

通过多台面阵CCD摄像机获取整块钢板的图像，并经过高速图像采集卡将图像 数字化后输入至计算机中。计算机对钢板的数字图像进行预处理、边缘提取、 自动识别后，计算出钢板的长度和宽度，并进行几何尺寸的规划及引导剪切。