基于线阵ccD的判读镜镜头直径的精确测量

　　判读镜透光孔是判读镜重要的组成部分，其直径的大小直接影响着判读镜的观察效果。因此，实现对判读镜透光孔的精确测量有着很重要的现实意义。传统的测量方法是采用微孔激光检测仪，利用其中一个激光器产生物体微小孔径的衍射图样，另一激光器与分光器、双反射镜组成迈克尔逊干涉仪，测量十字导轨上的光电探测器在相互垂直的两个方向上的移动距离，并根据两个移动距离值，计算出微孔径的大小。该测量方法存在两个误差:光电探测器面光强接受引起的测量原理误差和测量装置结构调整误差。虽然原理误差可以通过动态仿真进行修正，但该修正结果的精度依赖于光电探测器扫描步长，制约了探测精度的提高和测试步骤的简化。如果用线阵CCD替代光电探测器和激光干涉仪，将会很好地解决这些问题。

　　1测径系统的原理及组成

　　1.1外径测量原理

　　CCD器件的光电接收外径测量原理是:通过光学系统将被测工件的直径尺寸以一定的、准确的倍率成像于CCD光敏面上，对CCD输出信号进行刃D转换，送往计算机，实现相应的测量。计算公式为其中:

　　1.2线阵CCD成像系统

　　CCD检测系统对物体几何尺寸的取样是靠光学系统来完成的。因此光学系统的设计将对检测结果有很大的影响。本实验对用动态法测量杨氏模量的金属棒进行测量，以检验它是否均匀，能否在测量中应用。该系统采用白炽灯经透镜准直的平行光作为照明光源，以达到和CCD器件的光谱响应范围一致。由于光源很难做到高度的平行，存在着一定的发散角，当待测物体沿光轴方向的位置发生变化时，CCD上接收到的阴影宽度就会发生变化，从而引起测量误差。为了减小误差，在成像物镜的后焦面上放置一个孔径光阑，以形成物方远心光路，从而可以提高测量精度。如图1所示。

　　这样待测物沿光轴方向的位置变化并不影响测量结果。在近似平行光照射的时候，能够进入像面的近似平行光的扩散角e由透镜后焦面处的孔径光阑的大小1及成像物镜的焦距f决定。

　　由上式可知，减小孔径光阑的大小或增大成像物镜的焦距6就可以减小进入像平面的扩散角夕。所以选择焦距为85~的摄像物镜，同时尽量减小孔径光阑的大小。

　　1.3数据采集系统

　　线阵CCD数据采集系统由摄像物镜、线阵CCD及其驱动电路、A/D数据采集卡和计算机系统组‘成。摄像物镜将被摄物体的图像成在CCD的像敏面上，并充满整个像敏单元阵列。线阵CCD在驱动器的作用下，可以高速地将整个阵列的信号电荷传送过来，A/D数据采集计算机接口卡具有同步控制自动A/D转换以及能够在卡上存储大量数据的功能。它通过计算机软件及同步脉冲触发，在驱动器的同步控制下对CCD输出的视频信号进行刀D转换。并将转换结果送入采集卡上的存储芯片。