CCD用于光谱检测中光强分布因素的研究

    1前言

    随着现代工业的发展，对产品质量的要求也越来越高。在线检测技术作为一种重要的质量检测保证手段，也日益为国内外所重视。

    本文提出的CCD在线异物检测仪，‘是为了将宽幅面高速运动的传送带上的烟叶中的纸张、塑料、橡胶等异物予以检测剔除。主要是根据烟叶与杂质在光谱组成上的差异，用CCD为光谱探测器对特征光谱段予以探测，从而实现对异物的检测。由于传送带幅面较宽，采用谱线较好的新闻灯作为照明光源，其发光强度大，照射幅面较宽，为解决光源光强分布不均匀的问题，同时不增加CCD的数量，采取光强分布预采样，实时相消的力、法予以解决。

    2异物检测原理

    本仪器主要是根据烟叶与其它杂质在光谱组成上的差异，通过对特定光谱段的检测，从而实现对异物的检测。

    烟叶及其杂质的光谱组成如图1,

    根据以上光谱图，可以看出:烟叶与异物在400nm - 530nm波段上有较大的差异，采用滤光片限定CCD在400nm- 530nm波段上进行检测，从而可以实现对异物的探测，同时这一波段也包含在CCD的光敏段上。CCD检测到的信号，经过后续处理电路后，与预先设定的阑值窗口进行比较判断，从而确定异物是否存在.

    采用的CCD的型号为:upD3575D(1024象元)。

    本仪器由光学系统、后续处理电路、计算机和清除执行机构四部分组成。组成框图如图2。

    3光强分布不均匀因素的消除

    由于传送带的幅面较宽(约lm)，且运动速度较快(约lm/s)，又是进行实时检测，这种条件下，光学扫描的方法不太适用;同时也不允许将CCD每行的信号采样送人计算机进行分析判别，而必须由硬件进行判别。

    由于传送带幅面较宽，同时采用新闻灯为照明光源，传送带上光强分布不能均匀一致，以致不能直接对CCD输出的信号进行分析判别是否有异物存在。为解决光源光强分布不均匀的问题，一方面通过光强反馈来稳定其照度水平，另一方面需要对光强分布进行预采样.这样CCD的输出信号可以与光源的光强分布进行实时相消，从而消除光强分布不均匀造成的误判。

    其中最主要的问题有两个:

    (1)光强分布的预采样;

    (2)光强分布的实时相消。

    光强分布的预采样即对CCD输出的光强分布进行A/D_转换。为适用更多场合的A/D采样，为了更加通用的目的，设计的A/D板具有以下特点:

    (1)数据采集率高.

    采用CA3318(8位)芯片作为A/D芯片，其最高工作频率为15MHz;同时采用祯存贮方法，以实现高速存贮。