如何设计直径测量系统的光学照明系统和光学成像系统， 以及如何采用现代图像传感电荷耦合技术和单片机技术实现对生产线上的工件直径进行测量并达到微米级测量精度。与传统的机械检测方法相比，光电检测法具有许多优点，它能够以非接触的方式检测被加工产品，测量中对工件无磨损，可消除人为误差， 保证了系统的测量精度。
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二值化电路设计 在CCD输出的视频电压信号中，低电平部分表征 实际工件尺寸的大小，高电平部分表征背景光信号的大小，也就是说，工件与背景光信号的差异在CCD输出信号中体现为电平的明显变化。因此，需要通过二值化处理， 把CCD视频信号中工件尺寸部分与背景光部分分离成二值电平。
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CCD电路设计 2．2．1 CCD选择 工程测量中， CCD器件选择的主要依据是测量精度和测量范围。为了获得图像细节，必须要保证CCD的空间分辨率。按照采样定理的要求，如果已知图像的特大的空间频率（即每毫米的线数）， 则抽样频率应大于图像特大空间频率的2倍。例如，设图像的特大空间频率为每毫米40条线数，则抽样频率应大于或等于每毫米80条线数，对应的抽样尺寸（分辨率）为1/80=12．5μm。我们应根据所求得的抽样尺寸选择CCD器件。CCD的抽样尺寸即为所要求的CCD的像元尺寸。若CCD的像元数为N，则其所能测量的特大尺寸也就确定，即为（N×像元数）/β，其中β为光学系统的放大率。 此外，还要保证图像的亮度值处于CCD器件的转换特性允许的动态范围之内，确保转换后的图像信息不失真。如果光学图像亮度值在时间坐标上还有变化（即动态测量），则图像亮度对时间的变化上有一个特高截止频率。按照采样频率定理， CCD在时间坐标上对光学图像的采样频率应保证大于或等于图像特高截止频率的2倍。由此可以确定允许的CCD光积分时间和计算机对信息采集的时间。为保证被测信号的质量，实际采样频率取被测信号特高频率的3～4倍，有时甚至取到10倍。 CCD的像元是由光敏材料制成的。由于材料本身的性能所限，在光电转换时，CCD的各像元存在响应非均匀性和单个像元响应的非线性问题，这都将对测量精度产生影响。因此，选择器件时，应选用响应非均匀性低和线性度好的器件。
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