第8章光电成像器件86节.ppt

8.6 线阵CCD的应用实例8.6.1 钢板宽度的非接触自动测量 图8-31 钢板宽度的非接触自动测量系统1.宽度测量原理 图8-32 钢板宽度测量原理方框图 钢板的宽度的计算公式，为8-21式中，1与2分别为两个探测器光学成像物镜的横向放大倍图8-33 CCD的输出波形率，S0为CCD像敏单元长，式中的正负号要根据CCD的安装方向确定 2.测量范围与测量精度(1)测量范围 钢板宽度的测量测量范围与两探测器的中心距l0有关，即与探测器安装架的调整与锁定方式有关假设l0可以大范围的调整与锁定，系统的测量范围将会很大 另外，宽度的测量范围还与两探测器成像物镜的横向放大倍率1与2有关，与所选用的CCD像敏单元长及像元数N等参数有关2)测量精度 对式8-21取微分，由于系统确定后除像元数N 1与N 2外的其他参数均为常数，8-22 测量精度与CCD的像元长度S 0、光学系统的放大倍率等参数有关当光学系统的横向放大倍率1与2均为1时，CCD的像元长度S 0常为几毫米到十几毫米，因此宽度测量的精度很容易做到高于0.1mm3.测量速度 线阵CCD测量周期为其转移脉冲SH的周期T，它由所选线阵CCD的像元数N及驱动频率f 决定，通常有8-23式中，N d为大于线阵CCD虚设单元的任意数由设计驱动器者决定。

显然，N 与N d值越大，SH的周期T 越长，而进步驱动频率f 将缩短SH的周期T，进步测量速度 一般驱动频率f 为数MHz，测量周期常为ms量级板材定长裁剪系统1.定长裁剪系统的构造 图8-34 板材定长裁剪系统2.定长裁剪原理 设光电系统的中心安装在距裁剪剪刀口l0远处当被裁板材沿箭头所示方向运动到光电探测系统的视场内，被裁板材边缘的像成在光电器件的光敏面上，使光电器件输出的光电流减小，输出电压降低而且，随着板材的运动输出电压将越来越小当它减小到一定程度，判别电路将输出电压跳变，使板材的运动停顿，裁剪系统启动，剪刀下落将板材剪掉 当板材被剪掉后，光电器件又被光完全照亮，光电流又恢复到最大值，它使剪刀抬起，启动传动系统使板材继续沿箭头方向运动实现传动与裁剪的自动控制 角度传感器可用来计量板材的总传输量3.定长裁剪系统精度分析 假设光源所发出的光经光学系统后均匀地投射到光电器件上，光敏面上的照度为E 当光电器件为矩形硅光电池时，它输出的光电流I L与入射光照度E 的关系为 I L = S E A 8-24其中，S 矩形硅光电池的灵敏度，A 为光电器件的受光面积，在被裁板材没进入视场时为整个光电器件的光敏面。

图8-35 光电变换电路 对于矩形硅光电池，面积为光电池的宽度b与长度L的乘积，即 I L = S E b L 8-25 被裁板材进入视场后，设光电池被遮挡的长度为l，光电流变为 I L = S E bL-l 8-26显然，光电流的变化与光电池被遮挡的长度l 有关，对式8-26取微分得 I L = S E b l 8-27式中，负号说明光电流随遮挡量的增加而减少 U 随遮挡量的变化关系为 U = S E b R L l 8-28上式说明，控制精度与反向电路的电压鉴别量有关，采用电压比较器模块可以获得微伏级的鉴别精度，由式8-28推倒出的理论控制精度可以到达微米量级但由于光源的稳定度，和消费环境灰尘、震动、背景光等因素的影响可能带来远远超过计算的误差 选用PSD、线阵列光电二极管器件或线阵CCD等传感器为光电探测器，可以抑制上述因素带来的误差，使实际控制精度得到进步。