轴类零件直径尺寸的光电检测系统

　　轴类光电检测技术,就是利用轴对光信号各参量进行调制来实现测量的。轴对光信号各参量调制的过程为:光源—待测轴—接收器件。也就是把被测轴的相关测量信息加到光信号上面,改变光信号的参量,从而达到测量的目的,即用被测轴类零件直径尺寸对光信号进行调制。光信号的调制一般包括如以下四种:

　　(1)光强调制;(2)光相位调制;(3)光偏振调制;(4)光频率以及波长调制。利用光电检测技术对轴类直径尺寸进行的光电检测,主要就是用轴对照射至光电检测器件上的光信号遮挡,这样就对光的强度进行了调制,最后再由光电检测器件进行光电转换以便实现对轴的直径尺寸进行测量。

　　1 轴类零件尺寸的光电检测系统

　　检测系统总体框图如图1所示。均匀照明后的被测轴经过成像系统并以一定的放大率成像至CCD传感器的光敏面上,并由线阵CCD传感器实现光信号至电信号间的转变,经过转换得到的电信号再由后续的一系列处理电路进行处理最后得到轴类直径尺寸信息。

　　1.1 成像系统

　　在成像系统中,照明光源在经过透镜后产生了平行光束,在本检测系统当中用一对光楔对该平行光束扩束,用一对楔形棱镜扩束能够在不改变该平行光束准直性的前提之下把该方向平行光束精确的压缩到或扩展到规定尺寸的范围以内,与此同时也可以通过改变两棱镜之间的夹角、棱镜以及入射光束间夹角来改变出射平行光束方向和直径,所以只要我们适当选择合适的放大率就能够改变光束方向和直径[2]。

　　1.2 处理电路

　　在此检测系统当中,处理电路在保证整个光电检测系统精度以及其稳定性方面非常重要。由线阵CCD传感器来实现光信号至电信号的转变,它所输出的这个电信号再以脉冲的形式输入至数字电路进行处理,这就要求信号失真小且边缘好,这样才能保证检测系统测量的稳定性。在使用该光电检测系统对轴类直径尺寸进行测量的的工作过程当中CCD会受到许多的干扰,为此我们利用低滤波器允许低于某一频率的信号通过,对高于这一频率的信号进行拦截,使阻断无法通过。该检测系统当中线阵列CCD输出的是由图像采样所产生的离散模拟信号,这其中夹杂着一些噪声信号会产生干扰,甚至会对成像质量产生较严重的影响,消除它的方法有很多,我们经常采用的主要方法有低通滤波器和相关采样以及微分取样法还有反射延迟法等几种,这当中的相关双采样电路不仅可以对噪声信号进行抑制,并且工作时的频率较高,所引入的噪声信号很小,其电路结构比较简单易于集成化,非常适用于本系统中高性能的线阵CCD对信号进行处理[3～6]。另外本系统还采用了差分比例运算电路对噪声信号的干扰进行消除,有效的对所需的有用信号进行分离。此外本系统还采用微分法对电路当中的信号进行处理并进行二值化处理,被测轴的直径边缘正是挡光、通光的交界处,所以在被测轴直径对应边界的特征点位置其光照强度的变化最大,由高等数学当中的相关知识我们知道,在这一拐点处对电压函数取一次微分,它的值应该是最大的,对它求二次微分它的值就应该是零。该微分测量电路精度也直接影响着系统所提取的代表被测轴直径边缘的特征点的准确与否。