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1、CCD图象传感器的应用技术尺寸测量光学工程一、图像传感器的历史 早在1873年，约瑟美(Joseph May)及伟洛比史密 夫(WilloughbySmith)就发现了硒元素结晶体感光后能产 生电流，这是电子影像发展的开始。以后陆续发明了几 种不同类型的图像传感器。其中有20世纪50年代诞生的 光学倍增管(Photo Multiplier Tube，简称PMT)和70年 代出现的电荷耦合装置(Charge Coupled Device，简称 CCD)。20世纪末，又有三种新型的图像传感器问世了， 其中比较普遍应用的是互补氧化金属半导体 (Complementary Metal Oxide Se
2、miconductor，简称 CMOS)。 PMT PMT从五十年代发展到现在，技术已经非常 成熟。它的形状就像一个圆柱体的小灯泡，直 径约一寸，长度约二寸；内置多个电极，将进 入的光信号转化为电信号，最高动态范围可达 4.2，而且它非常耐用，可以运作十万小时以 上。但是由于它的造价相当高，目前只是应用 于专业的印刷、出版业的扫描仪及工程分析。CMOS CMOS技术已发展了数十年，CPU和内存便是 由CMOS组成。但直到1998年它才被用于制作图 像传感器。CMOS的优点是结构比CCD简单，耗 电量只有普通CCD的1/3左右，并且它的制造成 本比CCD要低。自从佳能公司在专业数码单反 相机EO
3、S D30中采用了CMOS以来，已经有越来 越多的数码单反相机使用它，目前数码单反相 机中几乎有一半采用CMOS作为图像传感器。 CCDCCD是美国贝尔实验室于1969年发明的，与 电脑晶片CMOS技术相似，也可作电脑记忆体及 逻辑运作晶片。CCD是一种特殊的半导体材料 ，它是由大量独立的感光单元按照矩阵形式排 列组成的。CCD的感光能力比PMT低，但近年来 CCD技术有了长足的进步。由于CCD的体积小、 造价低，所以广泛应用于扫描仪、数码相机及 数码摄像机中。目前大多数数码相机采用的图 像传感器都是CCD。 CCD本身是不能分辨颜色的，所以，在实际应用时 需要使用色彩滤镜，一般情况下就是在C
4、CD器件的滤镜 层涂上不同的颜色，其色块按G-R-G-B(绿-红-绿-蓝)的 顺序排列，使每一片滤镜单元下的感光单元感应不同的 颜色。 例如，在一个130万像素的CCD上，有325000个像 素感应红色，325000个像素感应蓝色，650000个像素感 应绿色。在一个使用这种CCD的分辨率为1280x1024的数 码相机中，有640x512个红色像素、640x512个蓝色像素 和640x1024个绿色像素，绿色像素多一点，是因为人类 眼睛对绿色的敏感性和对其它颜色不一样。最后在记录 图像时，每个像素的真实色彩就是它与周围像素象混合 的平均值。目前大多数数码相机都是采用这种CCD。 1小型化黑白
5、、彩色TV摄像机二、CCD传感器应用领域2传真通讯系统 3光学字符识别 4工业检测与自动控制 5医学标本分析与检测（如血细胞分析仪）， 6 天文观测 7 军事上应用三、图图像传传感器应应用技术-尺寸测量信号的二值化处理CCD传感器光敏单元的输出可以看成“0”、“1”信号,通过对输出为“0”的信号进行计数,即可测出物体的宽度。这就是信号的二值化处理。实际应用时,物像边缘交界处光强是连续变化的,而不是理想的阶跃跳变,要解决这一问题可用两种方法:比较整形法;或者 微分法。 比较整形法计数脉冲CCD低通滤波比较器计数显示参考电平+比较器输出CCD输出滤波输出 参考电平tt10n个脉冲在低电平期间对计数
6、脉冲进行计数,从而得np 。微分法低通滤波微分绝对值微分过零触发二值化CCD 视频信号滤波后 CCD视频信号AA，微分绝对值微分过零触发二值化信号OOOOOOtttttt微分法波形图微小尺寸的检测 He-Ne信号读出信号处理时钟发生控制 器计数显 示器透镜细丝线阵 CCDL0123XkSdL远场条件Ld2/ d=K/Sin S的测量方法 S=nspVn误差分析d= = = 小尺寸的检测 信号处理计 数 显 示控制器Lnp L=( +1)np 例子：钢珠直径，小轴承内外径，小轴径、孔径，小玻 璃管直径，微小位移测量，机械振动测量。大尺寸检测（或高精度工件检测 ） CCD2公称尺寸L0右误差LXC
7、CD1abCCD1CCD2CCD3LC=L0+LL+LX有误差位置无误差位置结 语图像传感器用于尺寸测量的技术是非常有效的非接触检测技术,被广泛应用于各种加工件的在线检测和高精度、高速度检测技术领域。由于CCD图像传感器具有高分辨率、高灵敏度、象素位置信息强、结构紧凑等特征，因而，由线阵CCD、光学成像系统、计算机数据采集和处理系统构成的尺寸测量仪器，具有高精度、速度快、应用方便等特点，是现有机械式、光学式和电磁式测量仪器无法比拟的。 参考文献:1 王庆有. 图像传感器应用技术. 北京:电子工业出版社 20032 范志刚. 光电检测技术 北京:电子工业出版社 2004.3 彭军. 传感器与检测
8、技术. 西安：西安电子科技大学出版社，20034 张正伟. 传感器原理与应用. 北京：中央广播电视大学出版社，19915 王庆友,于桂珍. 利用线阵CCD非接触测量材料变形量的方法. 光电工程 ,2002谢 谢！(1)立式数控车床 立式数控车床简称为数控立车，其车床主轴垂直于水平面，一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。 (2)卧式数控车床 卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。 按加工零件的基本类型分类(1)卡盘式数控车床 这类车床没有尾座，适合车
9、削盘类(含短轴类)零件。夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火卡爪(即软卡爪)。 (2)顶尖式数控车床 这类车床配有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的零件及直径不太大的盘类零件。 按刀架数量分类(1)单刀架数控车床 数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧动转位刀架或多工位转塔式自动转位刀架。 (2)双刀架数控车床 这类车床的双刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。 按功能分类（1）经济型数控车床 采用步进电动机和单片机对普通车床的进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工
10、。 （2）普通数控车床 根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。 （3）车削加工中心在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的数控车床带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加 工， 其它分类方法按数控系统的不同控制方式等指标
11、，数控车床可以分很多种类，如直线控制数控车床，两主轴控制数控车床等;按特殊或专门工艺性能可分为螺纹数控车床、活塞数控车床、曲轴数控车床等多种。 编辑本段车床类型按用途和结构的不同，车床主要分为卧式车床和落地车床、立式车床、 转塔车床、单轴自动车床、多轴自动和半自动车床、仿形车床及多刀车床和各种专门化车床，如凸轮轴车床、曲轴车床、车轮车床、铲齿车床。在所有车床中，以卧式车床应用最为广泛。卧式车床加工尺寸公差等级可达IT8IT7，表面粗糙度Ra值可达1.6m。近年来，计算机技术被广泛运用到机床制造业，随之出现了数控车床、车削加工中心等机电一体化的产品。 1.普通车床加工对象广，主轴转速和进给量的调
12、整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。 2.转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。 3.自动车床按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。 4.多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高35倍。 5.仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件
13、的加工循环(见仿形机床)，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高1015倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型。 6.立式车床主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横梁或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，分单柱和双柱两大类。 7.铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。 8.专门化车床加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。 9.联合车床主要用于车削加工,但附加一些特殊部件和附件后还可
14、进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能“的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站上的修配工作。 是中医学理论综合汇编、深化发展，临床各科辨证体系丰富、提高阶段。如明代楼英的医学纲目和王肯堂的证治准绳，清代吴谦等编著的医宗金鉴和陈梦雷主编的古今图书集成医部全录等。王清任著医林改错，注重实证研究，（df高血压958心脏病983u6 糖尿病87fr）纠正了古医籍中关于解剖知识的某些错误，肯定了“脑主思维”，发展了瘀血理论。温病学说的形成和发展，标志着中医理论的创新与突破，吴有性著温疫论，叶天士著温热病篇，吴鞠通著温病条辨等，在药物学研究方面，（45传染病q566 丙肝964jo乙肝28jgsx甲
15、肝gh）李时珍著的本草纲目，总结了16世纪以前我国药物学研究的成就。医的诊察疾病能参 考现代医学的微观分析，将辨证与辨病相结合，实现宏观与微观的统一，使中医诊断客观化，即把分析与综合相结合的方法引入中医理、法、方、药的研究，使二者有机结合，互相借鉴、补充，避免各自的片面性、局限性，这将有利于中西医学的优势互补，“和而不同”，多元发展。近年来，中医药在防治非典、禽流感和艾滋病方面发挥的独特作用也证实了二者的有机结合，具有肯定的临床疗效。 编辑本段东西方医学交融不管是中医学还是西医学，从二者现有的思维方式的发展趋势来看，均是走向现代系统论思维，中医药学理论与现代科学体系之间具有系统同型性，属于本质
16、相同而描述表达方式不同的两种科学形式。可望在现代系统论思维上实现交融或统一，成为中西医在新的发展水平上实现交融或统一的支撑点，希冀籍此能给中医学以至生命科学带来良好的发展机遇，进而对医学理论带来新的革命。 编辑本段现代中医史上个世纪末,本世纪初，1996 年,清华学界对中医气本质，经络实质，阴阳，五行，藏象，中医哲学观等都有了新的全面整体创造性的认识和解说。如，邓宇等发现的:气是流动着的信息能量物质的混合统一体；分形分维的经络解剖结构；数理阴阳；中医分形集：分形阴阳集阴阳集的分形分维数，五行分形集五行集的分维数；分形藏象五系统暨心系统、肝系统、脾系统、肺系统、肾系统；中医三个哲学观新提出的第三哲学观：相似观分形论等。 还包括近代针灸经络的发展史,近代中医
