目录 1绪论…………………………………………………………………………………………… 1 1.1课题的意义和目的………………………………………………………………………… 3 1.2 CCD检测系统的特点和分析……………………………………………………………… 4 1.3基于CCD技术的钢丝绳检测系统………………………………………………………. 4 2钢丝绳的选用………………………………………………………………………………… 6 2.1钢丝绳的计算及合理参数……………………………………………………………. 6 2.2钢丝绳的使用……………………………………………………………………………. 8 2.3钢丝绳的养护和报废……………………………………………………………………. 9 2.4钢丝绳直径的计算………………………………………………………………………. 11 3 CCD工作原理及选用……………………………………………………………………….. 13 3.1电荷的存储………………………………………………………………………………. 13 3.1.1电荷的耦合…………………………………………………………………………… 16 3.2电荷的注入和检测………………………………………………………………………. 17 3.2.1电荷的注入………………………………………………………………………….. 17 3.2.2电荷的检测………………………………………………………………………….. 17 3.2.3 CCD的特性参数……………………………………………………………………..18 3.3 CCD选型…………………………………………………………………………………..19 3.4 CCD工作原理……………………………………………………………………………..20 4光学系统的设计……………………………………………………………………………… 21 4.1光学成像基本计算公式…………………………………………………………………. 21 4.1.1理想光学系统的基本参数………………………………………………………… 21 4.1.2理想光学系统成像的物像关系…………………………………………………… 22 4.1.3理想光学系统的放大率…………………………………………………………… 23 4.2光学中光阑的作用………………………………………………………………………. 24 4.2.1孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳…………………………………………………. 24 4.2.2视场光阑………………………………………………………………………….. 25 4.3照明系统设计…………………………………………………………………………. 25 4.3.1照明方法……………………………………………………………………………. 25 4.3.2聚光镜的作用………………………………………………………………………. 27 4.3.3照明系统的设计原则………………………………………………………………. 28 4.4远心光路的应用………………………………………………………………………… 28 4.5光学系统的设计………………………………………………………………………. 29 4.5.1成像系统的设计…………………………………………………………………….. 29 4.5.2照明系统的设计参数………………………………………………………………. 30 5机械结构的设计…………………………………………………………………………. 35 5.1机械设计的原理和要求………………………………………………………… …….35 5.2支架的作用……………………………………………………………………………. 36 6 CCD在线的实验………………………………………………………………………… .. 37 6.1实验准备……………………………………………………………………………… 37 6.2实验方案………………………………………………………………………………… 37 6.3实验系统设计……………………………………………………………………………. 38 6.4数据采集………………………………………………………………………………. 39 6.4.1系统标定……………………………………………………………………………… 39 6.4.2影响测量的几个因素及改进方法…………………………………………………… 40 结论和展望……………………………………………………………………………………. 41 致谢……………………………………………………………………………………………. 43 参考文献………………………………………………………………………………………. 43 附录……………………………………………………………………………………………. 46 附录1… ………………………………………………………………………………………. 46 本项目研究的CCD实时在线非接触式线径测量系统由照明系统、提升钢丝绳（被测物）、成像系统、CCD光电检测系统和单片机处理系统构成，其系统结构图见图1-1，系统原理图见图1-2。稳压稳流电源为照明系统提供稳定的平行照明光，被照明的提升钢丝绳直径经成像系统成像在线阵CCD的光敏阵列面上。由于钢丝绳为不透明物体，钢丝绳直径所成的像会在CCD光敏阵列面的中间部分形成暗带，两侧形成亮带，暗带的宽度就是钢丝绳直径所成像的大校线阵CCD在驱动脉冲的作用下完成光电转换并产生视频信号，将光敏面的空间宽度转换成时间宽度信号。此视频信号送到二值化电路中进行二值化（即0和1）处理，产生二值化信号，其二值化信号波形见图1-3。此二值化信号送到单片机系统中进行处理，得到高电平宽度，此高电平宽度即对应着钢丝绳直径在CCD像敏面上所成的像宽，再查标定表和换算即可得到钢丝绳直径的真实宽度。