可编程CCD驱动器

本文介绍的可编程CCD驱动器是一种通用、小型化、性能稳定的线阵CCD驱动电路板。通过编程可以在同一块印刷电路板上实现对几种型号的线阵CCD、以及同一型号不同工作方式的CCD进行驱动。还可以同步驱动两种不同型号的CCD。     

高分辨率光谱仪线阵CCD采集系统设计

为了满足高分辨率光谱仪高灵敏度、高分辨率、低噪声的技术要求,设计了用于微光成像系统的背照式CCD驱动电路及主控电路。线阵CCD采集系统采用Altera公司的MAX X系列FPGA作为核心控制器件,为线阵CCD提供多路驱动信号;线阵CCD探测器输出模拟信号经过信号预处理及AD采样,变换为数字信号后通过USB接口模块发送给光谱仪。通过将线阵CCD采集系统安装到高分辨率光谱仪,对汞灯谱线进行特征峰测试,光谱分辨率可以达到0.062 nm,满足高分辨率光谱仪的探测要求。     

基于线阵CCD的图像采集系统设计

介绍了一种快速提取边缘特征信息的图像采集系统设计方法。该方法以C8051f060单片机为控制核心, 结合外围环形硬件电路实现对线阵CCD图像传感器的驱动,采用简单的预处理电路将两路CCD输出信号转变为一路可利用的视频信号,再利用单片机的A/D转换模块对视频信号进行模数转换和串口通信将数字图像数据发送到上位机等待后续处理。该系统电路设计较简单,集成度高,成本低,避免了以往设计方法的不足,通过实验结果表明：该系统具有较好的抗干扰性和稳定性,产生的驱动信号符合CCD工作需求,可以快速、高效完成对含有边缘特征信号的采集并实现高精度测量。     

基于CPLD工作模式可调的线阵CCD驱动电路设计

针对传统驱动电路一旦做出修改,则需对硬件或程序进行改变的缺点,以型号为TCD1707D的线阵CCD为例,介绍了一种工作模式可调的驱动方法.该方法是利用复杂可编程逻辑器件和控制外端结合,通过分别设置内外触发来实现的.在外触发模式下,利用外触发脉冲,可由用户控制CCD的曝光和信号输出时间;内触发时,可以调节CCD的积分时间和驱动频率.为提高信号输出质量,针对EMC问题给出了线阵CCD的外围驱动电路.实验结果表明,该方法调试方便、电路结构简单、集成度较高、输出信号可靠稳定、受干扰小,可配合多种用户需要,对高速精确测量及线阵推扫模式具有一定参考价值.     

基于线阵CCD的运动板材边缘检测方法

研究了一种利用线阵CCD的图像快速采集功能对运动板材边缘进行检测的方法。该方案用平行光投射系统来照明,采用一片AVR单片机驱动CCD工作并对测量结果进行处理,有效地简化了硬件结构。介绍了一种CCD输出信号的处理电路及其二值化原理,并给出了系统硬件、软件设计方案。实验证明:该方案的测量精度可达到0.03mm,响应时间少于2ms。     

线阵CCD的通用串行总线采集接口设计

通用串行总线USB是近几年发展起来的新型的外设总线标准 ,特别是其即插即用和高达 12Mbit/s传输速率适合于笔记本电脑的线阵CCD数据采集接口。介绍了采用Philips公司通用串行总线芯片PDIUSBD12构成的线阵CCD的数据采集系统接口 ,讨论了采集接口的硬件设计、单片机程序设计、驱动程序和采集接口调试问题。     

基于时序推延的线阵CCD动态位移测量方法研究

针对传统线阵CCD测量方法仅适用于静态图像采集或低速位移测量的问题,在分析CCD动态测量过程中动态误差产生原因的基础上,提出一种驱动时序互相推延的多个CCD同步测量方法。该方法实现了在一个积分周期内的等时间多个位移值测量,等效于减少单个CCD积分时间,从而提高线阵CCD的动态测量范围。设计了一个由5个线阵CCD沿圆周均布的,时序推延的角位移传感器,并完成相应实验系统的搭建。通过与高精度圆光栅在不同速度下动态误差的检定,得出随着运动速度的提高,时序推延测量方法的动态特性要明显优于传统测量方法。结果表明,时序推延测量法在30 r/min时与传统方法 10 r/min的动态误差水平相当,验证了时序推延测量方法对提高CCD动态特性的可行性。     

利用线阵CCD测量透明介质折射率

根据光线穿过厚度均匀的透明介质平板时所产生的横向偏移量,提出了一种利用线阵CCD和计算机测量透明介质折射率的新方法．该方法充分利用了线阵CCD分辨率高的特点,并且具有一定的实用价值和应用前景．     

基于相关双采样的线阵CCD信号采集电路设计

针对CCD信号相关双采样（CDS）难于实现的问题,介绍了一种简单实用、易于实现的线阵CCD信号相关双采样电路。该电路采用CPLD、AD9844实现了线阵CCD时序驱动、信号相关双采样、自动增益、A／D转换等一体化设计。实验表明,设计的采集电路能有效地消除复位等多种噪声的影响,实现对背景光的自适应调整,达到提高信噪比,改善视频图像的目的。     

基于面阵CCD的瞬态光谱检测方法研究

针对瞬态光谱检测中对CCD线扫描速度要求高的特点,提出一种基于面阵CCD的瞬态光谱检测方法。该方法通过改变面阵CCD的电荷转移方式,以实现基于面阵CCD的高速线扫描。为了探究此方法的可行性,初步通过改变线阵CCD的电荷转移方式,建立了基于线阵CCD的单点超快探测系统。在发光二极管(light emitting diode,LED)光脉冲探测实验中,系统分别工作在单点超快探测模式和正常模式下。测试结果表明,基于线阵CCD的单点超快探测方法是可行的,单点探测速率可达20MHz。从而在理论上证明,通过改变CCD电荷转移方式以实现基于面阵CCD的瞬态光谱检测也是切实可行的。     

用低精度CCD获得高精度测量方法的研究

为了大幅提高线阵CCD的测量精度,提出了一种全新的CCD使用方法。该方法是将N个像元间距为H的线阵CCD器件许排组合住一起,并沿像元线性分布方向以距离为H/N依次均匀错开排列。多个线阵CCD的感光电信号经多通道模一数同步采集,保存到存储器中指定位置。然后,通过对所有CCD测量数据的分析计算来获得精确的测量值。分别采用单CCD和双CCD错排对长为30mm,直径为5．000mm、8．000mm、12．000mm的三个标准杆件的直径进行了测量。结果表明,蚁CCD错排可获得两倍于单CCD的测量精度。该方法可从理论上彻底打破CCD像元问距的限制,并使线阵CCD的测量精度大幅度地提高。     

基于线阵CCD反狙击探测仪的研制

针对传统反狙击探测方法主动性差、定位精度低的不足,提出了一种运用"猫眼效应"原理实现激光主动探测的反狙击方法.系统采用半导体激光器作为光源,以线阵CCD作为激光回波探测器.光学系统将一定角度的接收视场和线阵CCD的2 160个像元位置相对应,探测精度可达mrad量级.CCD工作时序由FPGA产生,其程序可在线编译.结合帧减和阈值比较算法,最大程度上剔除了噪声,试验探测距离可达250 m.     

用正交线阵CCD实现高精度小圆孔自动测量

提出了一种使用线阵CCD自动测量小圆孔参数的方法。该方法充分利用了线阵CCD分辨率高的特点 ,适当的光学设计使两个线阵CCD正交 ,通过测量小圆孔的夫琅和费衍射条纹 ,实现了小圆孔半径的一维参数高精度自动测量和圆度误差的二维参数定性自动测量。该方法具有一定的实用价值及应用前景。     

应用无衍射贝塞尔光束的固体线膨胀系数测量系统

测量固体线膨胀系数是工程设计中的一项重要工作。这套非接触固体线膨胀系数测量系统利用激光三角法进行了设计。通过采用线阵CCD作为信号传感器来实现自动化测量。通过采用无衍射贝塞尔光束来提高测量精度和增大测量范围。     

激光告警系统中小型静态傅里叶变换光谱仪的研究

相干激光告警接收机较光谱识别型激光告警接收机有着不可比拟的优点,在相干激光告警中实时可靠地获取敌方来袭激光的光谱细节具有重要意义。文章介绍的基于等效斜楔干涉具和线阵CCD的小型静态傅里叶变换光谱仪,是相干激光告警接收机的重要组成部分,其光学部分由一个等效斜楔干涉具和柱面镜组成,内部不含扫描部件,具有体积小、成本低、结构简单、性能稳定、光谱检测速度快等优点,可以满足脉宽大于等于10 ns脉冲激光信号光谱高速探测的要求。该光谱仪波长范围从400到1 100 nm,波长分辨率小于10 nm。文中详细介绍了该光谱仪的设计方法和关键光学元件的设计原理,进行了相关的性能分析,构建了实验系统,应用该实验系统对7个中心波长分别为635,650 nm等的半导体激光器进行了光谱测试,并将测试结果与使用日本Advantest公司的Q8344A型光谱仪测得的结果进行了比较,得到中心波长平均误差为0.269 nm,绝对平均误差为0.919 nm。波长分辨率最小为1.170 nm,最大为8.845 nm,且有较高的信噪比。     

基于线阵CCD的测隙装置设计

在工业现场，传统的测量方式不能快速准确地测量微小尺寸。基于工业上小尺寸测量的需要，设计了一种可用于测量间隙的光电检测装置。用线阵CCD(Charge Coupled Device)作光电接收传感装置，单片机作主控处理器，对齿轮和高频淬火感应器之间的间隙进行在线非接触测量，取得了较好的测量效果。该方案适用于成本低但测量精度相对要求较高的场合。     

基于线阵CCD的扫描镜角位置测量技术

扫描转镜是现代光电系统中广泛应用的装置。扫描转镜的位置需要精确控制,线阵CCD探测器具有像素高,响应频率高等特点。介绍了以TCD1501C作为光学传感器,利用可编程逻辑器件作为处理单元的角位置测量设计,包括驱动时序、视频输出差分电路、CCD信号检测处理等设计。实现了精度可达到0.02mrad的小角度测量。     

基于DSP的新一代液晶光电图形发生器

液晶光电图形发生器选用先进的液晶显示器件,在计算机的控制下可根据实际测量的需求产生出各种所需的目标图形。针对第一代光电图形发生器数据传输速度过慢等问题,研制了新一代基于DSP的光电图形发生器,采用通用异步接收/发送通信外设的接口方式,通过高性能DSP与FPGA进行图形传输,利用专用的液晶驱动芯片完成图形显示。结果表明,该装置提高了传统光学测量中对目标更换的效率和图形传输速度,实现了从目标到探测的全光电化测量。     

塑料光纤直径测量系统

提出了以可编程逻辑器件为核心的塑料光纤直径在线测量系统,阐述了其工作原理。系统使用发光二极管作为光源、高精度线阵CCD作为图像传感器,简化了光学部分;应用EPLD和双口RAM,提高了信号处理效率;设计了提高测量精度的单片机数据处理算法。实验表明系统的测量范围为0 26～3mm,测量精度在10μm以内,满足塑料光纤直径测量要求。     

使用多个线阵CCD-计算机系统实时监控多界面位置

本文提出一套多界面位置实时监控系统。该系统采用八个线阵ＣＣＤ像感器分别接收每个界面的光学图像。按照控制程序的设定，适时点亮界面的照明光源，同时驱动ＣＣＤ开始工作，并在采集完界面位置信息后，关掉照明光源及ＣＣＤ，以延长系统的寿命，实现长期连续工作。为了同时分别监控多个界面，设计了专用微机接口电路，通过硬件电路实现各界面数据的同时锁存，然后将每个ＣＣＤ的光电信号采入计算机，解决了目视读数无法保证多处数据在时间上一致性的困扰。运用该系统监控多处油水界面，每处均可在１００ｍＬ体积的检测管内测量到０．１ｍＬ的界面变化。