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1、本文格式为Word版,下载可任意编辑光电检测与显示实验五 线阵CCD应用实验 光电显示与检测测验五 线阵CCD应用测验 测验5 线阵 C CD 应用测验 电荷耦合器件(Charge coupled devices)是70年头初期察觉的新型集成光电传感器件。 它有线阵列与面阵列两种根本类型,各有不同的工作原理与特性。它们的应用为机器视觉领域的改革创新立下了汗马功勋,使机器有了获取70%以上信息的才能,加之它易于与计算机 合作,使机器安装“眼睛”与“大脑”成为可能,使机器走向自动化、智能化的趋势进入现实阶段。 线阵CCD 的工作原理简朴,易于掌管,而它在机器视觉领域的地位举足轻重。线阵CCD 通常
2、用于工业领域的非接触自动检测设备上,尤其是自动化生产过程或生产线上,用作在线非接触光电检测设备或俗称为“电眼”。非接触检测物体的尺寸、运动速度、加速度、运动规律、位置、面形、粗糙度、变形量、光学特性变化、条码信息和其他应用。 本测验共有 9 项测验内容,前 2 项测验属于原理性或熟悉性测验,测验 39 属于典型应用的测验,学生通过这些代表性的应用测验能够充分熟悉与理解线阵CCD 在工业领域非接触测量工作中的重要地位。 光电显示与检测测验五 线阵CCD应用测验 (一) 线阵 CCD 原理与驱动特性 一、测验目的 1、 掌管彩色线阵CCD开发应用测验仪的根本操作和功能。 2、 掌管用双踪迹示波器观
3、测二相线阵CCD 驱动脉冲的频率、幅度、周期和各路驱动 脉冲之间的相位关系等测量方法。 3、 通过对典型线阵 CCD 驱动脉冲的时序和相位关系的观测,掌管二相线阵 CCD的根本工作原理,尤其要掌管 RS 复位脉冲与 CR1、CR2 驱动脉冲间的相位关系,分析它对 CCD 输出信号的影响。SH转移脉冲与CR1、CR2驱动脉冲间的相位关系,掌管电荷转移的几个过程。 二、测验仪器 1. LCCDAD-A型线阵CCD 应用开发测验仪一台; 2. 装有VC+软件及相关测验软件的PC计算机一台; 3. 双踪迹同步示波器(推举使用数字示波器,带宽应在 50MHz以上)一台; 三、测验内容及步骤 1测验预备
4、(1) 首先将示波器的地线与测验仪上的接地线连接好,并确认示波器和测验仪的电源插头均已插入交流220V电源插座上; (2) 取出双踪迹同步示波器的测探索头待用; (3) 开启示波器的电源开关,选择自动测试方式(按下示波器右上角“自动设置”按钮),旋转“垂直设置”旋钮,调整显示屏上展现的扫描线处于便于查看的位置; (4) 通过USB总线将测验仪与计算机或GDS-测验平台的USB输入端口相连; 图 1-1 线阵 CCD 的参数设置界面 (5) 将 LCCDAD-A型线阵CCD 应用开发测验仪的电源开关开启,红色指示灯亮; (6)启动计算机, 开启桌面上的快捷方式“线阵CCD”,点击“1-LV”,弹
5、出如图 1-1置”,完成设置工作。 2查看驱动脉冲相位 所示的执行界面,点击需要设置的参数,该参数会以较大数字显示在下方,用鼠标点击“设 (1) 开机后,先按图 1-1的界面设置好线阵CCD的积分时间和驱动频率等参数,将 其全部设置为“0”档; (2) 示波器测试笔CH1和CH2分别接到测验仪面板上标注的各个脉冲(例如CH1 扫 描线在上,CH2在下),然后用CH1为同步输入,对照“附录一”所给出的TCD2252D的驱动 波形举行下面的测试测验。 (3) 测试笔CH1接到仪器面板上的转移脉冲SH 输出端上,按下示波器右上角“自 动设置”按钮,调理示波器的触发脉冲电平旋钮使示波器显示波形稳定,展
6、现三个稳定的尖峰脉冲,即表示示波器以被SH同步。再调理示波器的“水平设置”旋钮下方的“秒/格”旋 钮,使SH脉冲的宽度适合观测,以能够查看到一个或二个周期为最正确。然后,用测试笔CH2 光电显示与检测测验五 线阵CCD应用测验 分别接到仪器外观板上标有“CR1”与“CR2”字样的测试端口,观测SH与CR1、CR2的相位关 系,为更领会地观测,可以将示波器的扫描频率加快,使 SH 的正脉冲展宽,能领会地观测到SH与CR1、CR2 的相位关系,留神观测SH脉冲的下降沿发生在CR1 脉冲的“高”还是“低” 电平的位置上; (4) 测试笔CH1移至CR1信号输出端,用示波器探头CH2 分别测量CR2、
7、RS、CP、 SP 信号,观测CR1与 CR2、RS、CP、SP 信号之间的相位关系,留神RS脉冲与 CR1、CR2的 边沿位置关系。 (5) 测试笔CH1探头接CP 信号输出端,用 CH2探头分别测量RS、SP,观测 CP与 RS、SP信号之间的相位关系。 (6) 以上测得的波形与相位关系与“附录一”所示TCD2252D的驱动波形对照,分析 测验仪的真正驱动脉冲与手册上所给脉冲之差异。 3驱动频率和积分时间测量 (1) 用示波器依次测量线阵CCD驱动器的4个档位驱动脉冲CR1、CR2和复位脉冲 RS的周期、频率与幅度等参数,并分别填入表1-1; (2) 查看它们之间的相位关系,尤其留神复位脉
8、冲 RS与CR1之间的相位关系,分析 为什么复位脉冲RS 产生于CR1由高变低之后的一段时间; 表1-1 驱动频率与周期 (3) 观测调整积分时间设置时驱动频率f是否跟随变化?调整驱动频率f 时积分时间 ting是否跟随变化? (4) 将CCD的驱动频率设置为“0”档,积分时间也设置为“0”档。用测试笔CH1测FC (以它为同步信号),用测试笔CH2测量SH,查看两者的周期是否一致,记录FC信号的周 期。通过测验仪面板上的积分时间和驱动频率的调整按钮举行调理,并将不同驱动频率档和积分时间档次下的FC周期填入下表1-2中。 光电显示与检测测验五 线阵CCD应用测验 表1-2 积分时间的测量 驱动
9、频率0 积分周期频率时间 (ms) (Hz) (档) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 驱动频率1 积分周期频率时间 (ms) (Hz) (档) 驱动频率2 积分时间 (档) 周期(ms) 频率(Hz) 驱动频率3 积分周期频率时间 (ms) (Hz) (档) 4CCD 输出信号的测量 (1) 将测验仪积分时间设置为“0”档,驱动频率设置在“0”档; (2) 用示波器CH1探头测量 FC信号,调理示波器扫描频率,使屏上至少显示2个 FC的周期波形;用 CH2探头测量测验仪的彩色线阵CCD的绿色信号UG输出端子,将测验 仪器顶部的上盖拿掉,用遮挡片面光路的方式变更入射到CCD像
10、面上的光强度。查看UG的 输出信号理应有所变化; (3) 若将成像物镜遮挡大部或干脆全部盖住,UG的输出信号波形将变为最低的直线; (4) 保持CH1探头的测量内容不变,调出变更积分时间的软件,举行积分时间的调 整,先逐步增加积分时间,同时,用CH2 探头分别测量UG、UR和UB信号,观测这三个信 号在积分时间变更过程中的变化处境; (5) 分别将CH1 探头接至SH与FC,调理示波器使之同步,观测SH波形和 CCD输 出信号波形之间的相位关系。重复上述步骤观测FC波形和CCD输出波形之间的相位关系, 对比上述两种相位关系的差异。 (6) 将测验仪的上盖开启,将成像物镜恢复到初始状态(取下镜头
11、盖),再将扫描装置拆掉,(将扫描装置上的4个螺丝旋下便可将滚筒拿下),将被测圆柱物体安放到台上的圆 孔处,调整好成像物镜的焦距,使示波器能够观测到对比陡直的输出信号波形,然后,再查看积分时间或驱动频率的变化对输出信号幅度的影响。 (7) 分析为什么积分时间的变化会影响线阵CCD输出信号的幅度。 斟酌题: 1、 说明RS脉冲、SP脉冲和CP 脉冲的作用,输出信号与CR1、CR2周期的关系。 2、 解释为何在同样参数设置的处境下,彩色线阵CCD输出信号 UR、UG、UB的幅 度会展现较大的差异,差异产生的理由有那些? 光电显示与检测测验五 线阵CCD应用测验 (二) 线阵CCD输出特性的测量 一、测验目的 1. 测量典型彩色线阵CCD器件在不同驱动频率和积分时间下输出的信号波形,进一 步掌管彩色线阵CCD的根本特性,加深积分时间对CCD输出信号影响的熟悉,掌管驱动频率和积分时间设置的意义。 2. 正确理解彩色线阵CCD器件的光照灵敏度参数、饱和曝光量与饱和“溢出”的等 特性。 3. 通过对典型线阵CCD的输出信号和驱动脉冲相位关系的测量,掌管线阵CCD的 根本特性。更加留神对积分时间、驱动频率、输出信号幅度等测量结果的分析。找出积分时间、驱动频率与输出信号幅度间的关系,查看FC脉冲与输出信号的相位关系,说明FC脉冲的意义。 二、测验仪器 1、 LCCDAD-A型线阵CCD应用开发