基于线阵CCD的机器视觉尺寸测量精度的探究

史 瑞 吴辛培 王 珊

（上海工程技术大学 数理与统计学院，上海 201620）

1 概述

随着现代工业生产的高速化、智能化，现代工业生产活动对尺寸测量提出了更高的要求。在较精确的测量场景下，传统的机械测量测量由于其体积庞大、操作复杂、设备昂贵、使用场景较窄等缺点，已经不满足要求。而高速化、智能化、轻巧简便的光电机器视觉系统成为了替代机械测量的一种良好选择[1]。

在一维尺寸测量方面，线阵CCD具有易处理、精度高、响应快等优点，广泛运用于各种工业生产场景。但传统CCD尺寸测量系统有着硬件设计复杂、对测量条件要求高、易产生误差等缺点[2]。为了研究影响传统CCD测量的具体因素，文章初步探究了测量过程中的阈值、尺寸参照、放大倍率、焦距、光圈参数等基本参数对测量准确度的影响，进一步探究了一般测量情形下，最佳的测量参数范围[3]。

2 测量基本原理

线阵CCD光电测量包括两个步骤，即使用光电系统使机械尺寸信息转化为电信号输出，处理输出信号并输出数字化尺寸信息。线阵CCD的输出信号包含CCD各个像元所接收光强度的分布和像元位置的信息，为了便于观察被测物体成像，在接收输出信号后应对光强度信息做二值化处理。

图1所示为测量物体外形尺寸（例如测量棒材的直径D）的原理图。测量时，将被测物体A与CCD像敏面分别安装在成像物镜两侧的物方视场与最佳成像面上；当被均匀平行光源照明的被测物体A通过物镜成像至CCD上时，CCD像敏面相应像敏单元便会存储载荷关于像元所接收光强度信息的电荷包。……