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钼丝线径测量仪的研制

作　者: 高向阳
导　师: 李大成
学　校: 西安理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 线阵CCD 在线测量 测径仪 驱动电路
分类号: TH711
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


本课题来源于金堆城钼业有限公司的技改项目。本文通过分析当前国内外线径测量系统的工作原理,结合金堆城钼业有限公司提出的技术要求,制定了一种基于投影放大法的钼丝线径测量总体方案,并设计出了一套符合工厂生产现状、满足工厂测量要求的钼丝线径测量设备,实现了钼丝生产过程中的高速、高精度的在线检测。本文介绍了CCD传感器的工作原理以及其在非接触测量中的应用,阐明了线阵CCD非接触测量系统的组成以及需要解决的问题。本课题选用线阵CCD图像传感器TCD1502C作为系统的传感器,实现了非接触式测量;以大功率LED为光源设计并制作了照明系统,克服了传统线径仪光源寿命短、发光不稳定的缺点:采用EPROM方法完成了该传感器驱动的设计与调试;完成了数据处理电路以及二值化电路的设计与调试:完成了系统测量软件的设计与调试:完成了系统光路的设计与制作。本论文中对仪器误差的来源进行了详细的分析,并提出了相应的改进方法;搭建起了测量系统,并对系统进行了标定;设计了一系列的实验,通过实验和数据处理得知本钼丝测量系统的稳定性良好,动态测量误差小于金堆城钼业有限公司提出的精度要求。本测量系统的测量范围为0.5mm～4.0mm,动态测量的极限误差为±23.25μm,测量速度可达193次/秒,系统总体性能达到了金堆城钼业有限公司提出的技术要求。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 国内外测径的主要方法  7-10
  1.2 国内外光电测径系统的发展现状  10
  1.3 钼丝生产和检测现状的介绍  10-11
    1.3.1 钼丝生产的一般流程  11
    1.3.2 工厂对钼丝的检测指标  11
  1.4 本课题的任务  11-13
    1.4.1 钼丝线径测量仪的各项指标与主要功能  12
    1.4.2 本课题在实际生产中的作用  12-13
2 钼丝线径测量仪方案设计与系统分析  13-20
  2.1 课题的方案设计  13
  2.2 钼丝线径测量仪的工作原理  13-14
  2.3 照明系统分析与设计  14-18
    2.3.1 照度匹配  14
    2.3.2 照明方法  14-15
    2.3.3 照明系统的设计原则  15-16
    2.3.4 光源的选择及分析  16-18
  2.4 成像系统分析  18-20
    2.4.1 成像物镜的设计  18-19
    2.4.2 CCD镜头的选择  19-20
3 CCD的工作原理与选型  20-31
  3.1 光电接收器件的选择  20
  3.2 线阵CCD器件的工作原理  20-24
    3.2.1 CCD简介  20-21
    3.2.2 工作原理  21-24
  3.3 CCD的特性参数  24-26
    3.3.1 转移效率η和转移损失率ξ  24-25
    3.3.2 工作频率  25-26
  3.4 TCD1502C介绍  26-31
    3.4.1 TCD1502C的基本结构  26-28
    3.4.2 TCD150ZC的参数  28-31
4 CCD驱动电路分析与设计  31-41
  4.1 TCD1502C驱动时序分析  31-33
  4.2 CCD驱动方法  33-35
  4.3 TCD1502C驱动设计  35-41
    4.3.1 驱动方法选择  35-36
    4.3.2 驱动设计  36-38
    4.3.3 驱动调试  38-41
5 信号处理系统的分析与设计  41-49
  5.1 信号调理与放大  41
  5.2 信号的二值化处理  41-44
    5.2.1 常见二值化处理方案  42-43
    5.2.2 二值化处理电路的设计  43-44
  5.3 基于单片机数据采集系统设计  44-49
    5.3.1 数据采集系统硬件设计  45-46
    5.3.2 测量系统软件设计  46-49
6 整机调试与误差分析  49-55
  6.1 系统误差分析  49-51
    6.1.1 本系统中包含的误差  49-51
    6.1.2 减小误差的措施  51
  6.2 系统搭建与实验  51-55
    6.2.1 系统搭建  52
    6.2.2 系统实验  52-55
7 总结与展望  55-57
  7.1 投影法测量系统的特点  55
  7.2 结束语  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-60
附录A 电路原理图  60-62
附录B CCD传感器TCD1502C驱动时序图  62-63
附录C 部分软件代码  63-68
附录D 实验系统照片  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 计量仪器 > 长度计量仪器
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