專利名稱：線陣ccd多功能開發應用實驗儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種實驗設備。特別是涉及一種能夠通過實驗對各種線陣CCD傳感 器進行更加充分的認識，開拓設計思路，預先感知設計過程中的一些關鍵技術的線陣CCD 多功能開發應用實驗儀。
背景技術：
目前，世界性的科技進步使光電技術特別是以CCD為代表的圖像傳感器應用技術得 到飛速發展，需要培養更多具有光、機、電、算全面發展的高技能工程技術人才來滿足各行各業科技進步的需要，為更廣泛的"機tr'安裝"眼睛與大腦"，使機器設備能夠獲取更多的信息，更聰明地完成復雜與尖端的工作。線陣CCD圖像傳感器是工業非接觸 檢測技術領域應用非常廣泛，非常活躍與發展前景極其美妙的視覺傳感器之一，它能夠 獲取與感知各種尺寸、位置、運動、光譜、圖像等信息，便于將所獲得的信息送入電腦， 形成各種識別與控制信號，代替人工忠誠、不疲倦地完成工作。它的測量精確度高，控 制的準確率可靠，并且能在任何惡劣的環境與人所無法到達的地方忠實地完成各項工作， 成為機器視覺中的重要傳感器。發明內容本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種能夠通過實驗對各種線陣CCD傳感器 進行更加充分的認識，開拓設計思路，預先感知設計過程中的一些關鍵技術的線陣CCD 多功能開發應用實驗儀。本實用新型所采用的技術方案是 一種線陣CCD多功能開發應用實驗儀，包括有上 部殼體和位于上部殼體的下部并與其形成階梯形結構的下部殼體，所述的上部殼體內部 的底端面設為測量系統工作臺，在測量系統工作臺的一端設置有線陣CCD傳感器和與其 相連的光學成像物鏡，另一端設置有與光學成像物鏡對應的遠心照明光源，在光學成像 物鏡和遠心照明光源之間還設置有用于安裝被測物的固定結構，在上部殼體位于遠心照 明光源一側的側壁上開設有擴展光學信息輸入窗口；所述的下部殼體內，設置有多功能 開發板，在下部殼體的上端面上設置有現場可編程邏輯開發與擴展電路板和與其相連的 輸入、輸出I/0端口，以及與下部殼體相連的CCD驅動脈沖測試端，在下部殼體位于多 功能開發板一側的側壁上設置有外接黑白線陣CCD相機接口和USB接口，所述的黑白線 陣CCD相機接口與多功能開發板相連接，多功能開發板還與USB接口相連。所述的多功能開發板包括有具有驅動器、控制器和邏輯脈沖發生器功能的現場可編 程邏輯器件，所述的現場可編程邏輯器件的驅動器和邏輯脈沖發生器相互連通，其中，驅動器與線陣CCD傳感器及下部殼體上的外接黑白線陣CCD相機接口相連接，線陣CCD 傳感器還與A/D轉換器連接，邏輯脈沖發生器分別與A/D轉換器、存儲器、USB總線收發 器相連接，所述的存儲器還分別連接A/D轉換器和USB總線收發器，而USB總線收發器 還通過設置在下部殼體上的USB接口與計算機系統相連接，USB總線收發器還與現場可編 程邏輯器件的控制器相連接，而現場可編程邏輯器件的控制器的控制器分別連接遠心照 明光源控制器、掃描光源控制器、驅動電機轉換與開關。所述的設置于光學成像物鏡和遠心照明光源之間的用于安裝被測物的固定結構，包 括有位于下部殼體內的產生正弦規律運動裝置和與產生正弦規律運動裝置相連接并且貫 穿測量系統工作臺位于光學成像物鏡和遠心照明光源之間的被測物體挾持機構。所述的設置于光學成像物鏡和遠心照明光源之間的用于安裝被測物的固定結構，包 括有位于下部殼體內的產生正弦規律運動裝置和與產生正弦規律運動裝置相連接并且貫 穿測量系統工作臺位于光學成像物鏡和遠心照明光源之間的被測桿件。本實用新型所采用的另一技術方案是 一種線陣CCD多功能開發應用實驗儀，包括 有上部殼體和位于上部殼體的下部并與其形成階梯形結構的下部殼體，所述的上部殼體 內部的底端面設為測量系統工作臺，在測量系統工作臺上依次設置有線陣CCD傳感器和 與其相連的光學成像物鏡、掃描照明光源、掃描滾筒成像裝置，在上部殼體位于掃描滾 筒成像裝置一側的側壁上開設有擴展光學信息輸入窗口；所述的下部殼體內，設置有多 功能開發板，在下部殼體的上端面上設置有現場可編程邏輯開發與擴展電路板和與其相 連的輸入、輸出I/0端口，以及與下部殼體相連的CCD驅動脈沖測試端，在下部殼體位 于多功能開發板一側的側壁上設置有外接黑白線陣CCD相機接口和USB接口，所述的黑 白線陣CCD相機接口與多功能開發板相連接，多功能開發板10還與USB接口 17相連。本實用新型的線陣CCD多功能開發應用實驗儀，能夠使學生使通過實驗具有更加廣 泛的知識面，更強的信息獲得手段和動手能力，以便在今后的創新設計增強創新思路。 企業還可以通過"線陣CCD多功能開發設計裝置"所提供的軟、硬件平臺對各種線陣CCD 傳感器進行更加充分的認識，開拓設計思路，預先感知設計過程中的一些關鍵技術為實 際設計提供更為充實的實踐技術資料，縮短創新設計的開發周期。利用本實用新型的裝置能夠進行下面開發性設計試驗1、 對實際物體的外形尺寸的非接觸測量試驗，通過該試驗，掌握非接觸測量物體外 形尺寸的原理，比較幾種邊界信息提取方法的優缺點；2、 利用彩色線陣CCD傳感器對實際物體或圖片進行掃描成像的試驗，找到圖像掃描 試驗過程中速度匹配問題、色彩信息分析與色彩還原等問題進行綜合研究，對開發圖像 掃描方向的課題提供有力的軟、硬件試驗平臺；3、 利用線陣CCD傳感器對實際物體的振動進行非接觸測量試驗，找到測量物體振動 的振幅、頻率與相位等參數的方法、規律與關鍵技術，尤其是找出影響參數測量精度的 要素；4、 利用彩色線陣CCD傳感器測量物體傾斜角度的試驗，探索為什么能用彩色線陣 CCD傳感器測量物體的傾斜角度，找到影響角度測量精度的因素，怎樣設計與開發測量傾 斜角度的測量儀器；5、 對彩色線陣CCD傳感器的輸出信號進行A/D數據采集的試驗，進一步認識彩色線 陣CCD的輸出信號的特征，輸出信號與CCD傳感器工作脈沖間的時間與相位關系，A/D 轉換的特點和數據讀寫等關鍵問題，對利用彩色線陣CCD傳感器開發創新設計提供依據。
圖1是本實用新型的整體結構示意圖；圖2是圖1中多功能開發板的電路原理框圖；圖3是應用本實用新型進行尺寸與振動測量開發設計的裝置的結構示意圖； 圖4是應用本實用新型進行尺寸與振動測量的原理方框圖； 圖5是應用本實用新型測量物體傾斜角度的結構示意圖； 圖6是測量物體傾斜角度的原理圖；圖7是應用本實用新型對圖像進行掃描的結構示意圖；圖8是產生正弦振動的結構原理圖；圖9是掃描滾筒成像裝置的結構示意圖。其中1:線陣CCD傳感器2:光學成像物鏡3:挾持機構4:掃描滾筒成像裝置5:產生正弦規律運動裝置6:掃描照明光源7:遠心照明光源8:測量系統工作臺9:CCD驅動脈沖測試端10:多功能開發板11:現場可編程邏輯開發與擴展電路板12:輸入、輸出1/0竭13:黑白線陣CCD相機接口14:上部殼體15:下部殼體16:擴展光學信息輸入窗口17:USB接口20:驅動器21:A/D轉換器22:存儲器23:控制器24:邏輯脈沖發生器25:USB總線收發器26:計算機系統27:遠心照明光源控制器28:掃描光源控制器29:驅動電機轉換與開關31:干件32:圓盤的幾何中心33:圓盤34:電機轉軸36:一條光敏單元陣列37:另一條光敏單元陣列38:被測物體640:底座 41:轉軸42:軸承 43:滾筒支架44:滾筒 45:滾筒拆卸緊固螺釘46:電機連接軸 47:電機支架48:電機具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的線陣CCD多功能開發應用實驗儀做出詳細說明。結合圖1所示，本實用新型的線陣CCD多功能開發應用實驗儀，包括有上部殼體14 和位于上部殼體14的下部并與其形成階梯形結構的下部殼體15，所述的上部殼體14內 部的底端面設為測量系統工作臺8，在測量系統工作臺8的一端設置有線陣CCD傳感器1 和與其相連的光學成像物鏡2，另一端設置有與光學成像物鏡2對應的遠心照明光源7， 在光學成像物鏡2和遠心照明光源7之間還設置有用于安裝被測物的固定結構，在上部 殼體14位于遠心照明光源7 —側的側壁上開設有擴展光學信息輸入窗口 16;所述的下部 殼體15內，設置有多功能開發板IO，在下部殼體15的上端面上設置有現場可編程邏輯 開發與擴展電路板11和與其相連的輸入、輸出1/0端口 12，以及與下部殼體15相連的 CCD驅動脈沖測試端9，在下部殼體15位于多功能開發板10 —側的側壁上設置有外接黑 白線陣CCD相機接口 13和USB接口 17，所述的黑白線陣CCD相機接口 13與多功能開發 板10的驅動器相連接，在外部，通過它給外接黑白線陣CCD相機提供工作脈沖和電源并 且將外接黑白線陣CCD相機的輸出信號送回到多功能開發板10，多功能開發板10與USB 總線收發器25相連接，USB總線收發器25還與USB接口 17相連。在圖1中所示的挾持機構3、產生正弦規律運動裝置5構成了用于安裝被測物的固 定結構。上述的彩色線陣CCD傳感器1可選用東芝公司的彩色線陣CCD器件TCD2252D或其他 彩色線陣CCD器件；光學成像物鏡2可選用50mm焦距的成像物鏡，也可以選用其他焦距 的照相物鏡。如圖2所示，所述的多功能開發板10包括有具有驅動器20、控制器23和邏輯脈沖 發生器24功能的現場可編程邏輯器件(CPLD)，所述的現場可編程邏輯器件的驅動器20 和邏輯脈沖發生器24相互連通，其中，驅動器20與線陣CCD傳感器1相連接，及下部 殼體15上的外接黑白線陣CCD相機接口 13相連接，線陣CCD傳感器1還與A/D轉換器 21連接，邏輯脈沖發生器24分別與A/D轉換器21、存儲器22、 USB總線收發器25相連 接，所述的存儲器22還分別連接A/D轉換器21和USB總線收發器25，而USB總線收發 器25還通過設置在下部殼體15上的USB接口 17與計算機系統26相連接，USB總線收發 器25還與現場可編程邏輯器件的控制器23相連接，而現場可編程邏輯器件的控制器的控制器23分別連接遠心照明光源控制器27、掃描光源控制器28、驅動電機轉換與開關 29，遠心照明光源控制器27、掃描光源控制器28、以及驅動電機轉換與開關29均為電 子開關電路控制的固體繼電器。USB總線收發器25以兩個雙排接插件的方式安裝在多功 能開發板10上，它的輸入與輸出信號線通過安裝在側面板上的USB接口 17相連接。
上述的驅動器20、控制器23和邏輯脈沖發生器24均由現場可編程邏輯器件(CPLD)— EPM7128STC通過Quartus II軟件編程產生。驅動彩色線陣CCD工作所需要的各種工作脈 沖形成驅動器20;控制器(控制功能器)23控制遠心照明光源控制器27、掃描光源控制 器28、以及驅動電機轉換與開關29工作，遠心照明光源控制器27、掃描光源控制器28、 以及驅動電機轉換與開關29均為電子開關電路控制的固體繼電器；按一定的邏輯程序工 作的脈沖發生器(即邏輯脈沖發生器)24管理A/D轉換器21、存儲器22，邏輯脈沖發生 器24接收通過USB總線收發器接收到的計算機軟件發來的命令進行系統工作完成各種測 量工作。
計算機系統26發來啟動命令后，USB總線收發器25接到啟動命令后控制邏輯脈沖發 生器24，使它產生彩色線陣CCD器件1所需的各種驅動脈沖和各種同步控制脈沖，驅動 器20驅動脈沖送給彩色線陣CCD器件1使其工作并產生載有被測物體信息的信號送給A/D 轉換器21，轉換成數字信號后按像元排列順序存于存儲器22，當存儲器存滿彩色線陣CCD 的一行數據后，將通過USB總線收發器25反饋到計算機，通知它已樣完成一行信息的采 集工作，以便計算機執行其他功能的工作。另外，通過USB總線收發器25將計算機軟件 對多功能開發板上的控制器23進行操作，實現試驗功能、顯示內容與時間、CCD工作參 數、閾值等參數的設置，并完成對兩種照明燈的切換、兩種電機的選擇與開關等控制。
本實用新型可以進行發下的各種實驗-
如圖3所示，若在圖1中所述的設置于光學成像物鏡2和遠心照明光源7之間的用 于安裝被測物的固定結構，是由位于下部殼體15內的產生正弦規律運動裝置5和與產生 正弦規律運動裝置5相連接并且貫穿測量系統工作臺8位于光學成像物鏡2和遠心照明 光源7之間的被測物體挾持機構3構成時，則構成了測量實際物體外形尺寸的非接觸試 驗系統。
圖3所示的測量實際物體外形尺寸的非接觸試驗系統的測量原理如圖4所示，遠心 照明光源7發出近似于"平行"的光束，被安裝在光束內的被測物33在成像物鏡2成像 到彩色線陣CCD器件1的光敏面上，它在驅動器的驅動作用下產生含有被測物體外形尺 寸信息的信號，將其送入A/D數據采集系統21被轉換成數字信號，并按像敏單元的順序 存入"多功能開發板10"上的存存器22中，再經過USB數據傳輸系統25送入計算機系 統26，在計算機軟件的控制下將存于"多功能開發板10"內存儲器22中的數字信號存 入計算機內存。軟件操作存入內存的數字信號，比較相鄰像元數值的變化率，找出變化 率最大處的起始像元，它便為物體的外形尺寸的邊界像元，可以記為A，如此還可以找 到另外的邊界像元，并將其記為"，兩邊界像元差值(A5-A0與像元尺寸Zo之積(A-AO厶為被測物體像的尺寸，再考慮光學系統的放大倍率^，便可計算出被測物體的外形尺 寸Z
(1)
開機后，執行尺寸測量軟件，軟件選擇遠心照明光源工作，再通過軟件界面操作線 陣CCD的參數設置使觀測到的信號波形滿足測試要求，便可以執行測量軟件獲得上式(1) 的測量結果。
在上述非接觸測量物體外形尺寸試驗裝置基礎上，如圖3所示利用彩色線陣CCD傳 感器l、光學成像物鏡2、遠心照明光源7與挾持機構3 (需傾斜挾持被測物體)便構成 測量物體傾斜角度的試驗系統。該試驗是基于彩色線陣CCD由三條平行排列的光敏單元 陣列能獲得如圖6所示的用兩條平行線測物體傾斜的原理圖。圖中兩條平行的橫線36、 37為彩色線陣CCD的任意兩條光敏單元陣列，被測物體38中心在兩條光敏單元陣列上所 成像的中心位置分別為A(與W，兩條光敏單元陣列分離的距離為&則傾角"為
a = tg (3)
式中，^為光學系統的放大倍率。
顯然，被物體垂直于彩色線陣CCD的光敏單元陣列，三個并行排列的光敏單元陣列 上所得到的物體前后邊界值均相等，中心位置值也應該相等。若將物體以一定的傾斜角 度"安裝在挾持機構3上，貝l」，由于物體的傾斜，三個并行排列的光敏單元陣列所測得 的物體的邊界值與中心位置值不相等，其差值與物體傾斜角度具有式(3)所示的函數關 系，測出差值便能測出物體的傾角。彩色線陣CCD傳感器的任意兩條光敏單元陣列均可 以用來測量物體傾斜的角度，但是，兩平行光敏單元陣列的間隔越遠對角度變化的敏感 度越高。所以，用兩個分離且并行排列的線陣CCD傳感器是可以獲得更小角度與更高精 度的測量裝置。
如圖5所示，若在圖1中所述的設置于光學成像物鏡2和遠心照明光源7之間的用 于安裝被測物的固定結構，是由位于下部殼體15內的產生正弦規律運動裝置5和與產生 正弦規律運動裝置5相連接被測桿件3'構成，便形成了非接觸測量物體振動實驗系統。
其中的產生正弦規律運動裝置5是由如圖8所示的偏心輪機構33和驅動其旋轉的電 機34構成，其中的電機與多功能開發板相連，并由驅動電機轉換與開關29驅動。
圖5所示的非接觸測量物體振動實驗系統的測量原理是開機，先調整好光學成像 物鏡的光圈和焦距，再選擇好CCD的參數，尤其確定好CCD的積分時間fc，它是振動測 量的時間坐標，最后執行非接觸測量物體振動的軟件，被測物體將在直流調速電機的驅 動下在遠心照明光源的光束中按正弦規律運動(模擬物體的振動)，光學成像物鏡將物體 每瞬間的位置都成像于線陣CCD傳感器的像面上。或者說，被測物體的像將在線陣CCD 傳感器像面上做正弦規律的運動，它輸出的信號含有物體位置隨時間變化的信息，將輸出信號送入多功能開發板10，轉換成數字信號后通過現場可編程邏輯開發與擴展電路板 11及USB端口 17送到計算機內存。計算機軟件先將內存中的數據調出做二值化處理，找 出每個時間t。物體的中心位置，為橫坐標，縱坐標為物體離開中心位置的距離(即中心 位置是時間t的函數K)，屏幕所畫波形為該物體的振動波形K。由函數
《=1>豐+ ^) (2)
式中，r。為振幅，^為初位相，"為角頻率它與頻率/的關系為"=211/很容易計算出它 的振幅、位相和頻率。
正弦規律運動裝置5如圖8所示，由于電機轉軸34偏離轉動圓盤33的幾何中心32， 圓盤33將做偏心運動，它推動干件31上下振動，其軌跡為正弦。通過調整直流電機的 轉速，可以調整物體真實振動的頻率/，但是不能調整其振幅，當電機轉速升到一定的速 度后，發現測出的振幅有所降低，說明線陣CCD傳感器測量物體的振動達到了極限。因 此，利用該裝置可以完成測量物體振動應用工作中所遇到的如何選用CCD及如何設置CCD 工作參數的問題。
如圖7所示，本實用新型的線陣CCD多功能開發應用實驗儀，還可以是如下結構 包括有上部殼體14和位于上部殼體14的下部并與其形成階梯形結構的下部殼體15，所 述的上部殼體14內部的底端面設為測量系統工作臺8，在測量系統工作臺8上依次設置 有線陣CCD傳感器1和與其相連的光學成像物鏡2、掃描照明光源6、掃描滾筒成像裝置 4，在上部殼體14位于掃描滾筒成像裝置4 一側的側壁上開設有擴展光學信息輸入窗口 16;所述的下部殼體15內，設置有多功能開發板IO，在下部殼體15的上端面上設置有 現場可編程邏輯開發與擴展電路板11和與其相連的輸入、輸出1/0端口 12，以及與下部 殼體15相連的CCD驅動脈沖測試端9，在下部殼體15位于多功能開發板10 —側的側壁 上設置有外接黑白線陣CCD相機接口 13和USB接口 17，所述的黑白線陣CCD相機接口 13與多功能開發板10的驅動器相連接，在外部，通過它給外接黑白線陣CCD相機提供工 作脈沖和電源并且將外接黑白線陣CCD相機的輸出信號送回到多功能開發板10，多功能 開發板10與USB總線收發器25相連接，USB總線收發器25還與USB接口 17相連。
圖7中所示的所述的多功能開發板10與圖1中的多功能開發板10為相同結構器件。
按照圖7所示的結構構成了掃描試驗系統。
圖7所示的掃描試驗系統工作原理是開機后執行掃描試驗軟件，照明光源6將被 打開，帶動掃描滾筒轉動的電機將被啟動，同時計算機顯示器彈出軟件操作界面，其中 包含參數設置、數據文檔實時顯示與圖像采集等菜單。掃描照明光源6照亮貼于掃描滾 筒成像裝置的圓周上的彩色圖片做相對于線陣CCD的勻速運動，模擬線陣CCD對實物進 行掃描，其圖像經過光學成像物鏡成于彩色線陣CCD的像面，線陣CCD輸出的模擬信號 經過多功能開發板10與USB端口送給計算機內存。選擇實時顯示菜單，計算機顯示器將 顯示所釆集的每行信號的波形，為調整光學系統參數提供顯示波形，當所成圖像盡量清 晰后，執行圖像采集菜單，掃描軟件使線陣CCD傳感器所采集到的信息以彩色圖像的方式在計算機顯示屏上顯示出來。掃描出來的圖像可能產生拉伸或壓縮變形，適當的調整 電機的轉速，回觀測到變形的變化，表現出線陣CCD的掃描速率與實物相對CCD的運動 速度對掃描圖像的影響。當掃描所獲得的垂直方向分辨率與CCD像元排列(水平)方向 的分辨率相等時，圖像不存在變形，通過這個試驗可以找出不同積分時間情況下所應該 具有的掃描速度。
可拆卸的掃描滾筒成像裝置4原理圖如圖9所示，圖9中在底板40上安裝有固定掃 描滾筒44的滾筒支架43，其上有拆卸螺釘45，旋下拆卸螺釘45便可以將掃描滾筒44 連同軸承及轉軸等整件取下；用螺釘45可以將掃描滾筒44連同軸承及轉軸等整件安裝 并緊固在滾筒支架43上形成掃描裝置。掃描裝置由安裝在電機安裝支架47上的直流調 速電機48通過連接軸帶動，調整直流電機的轉速便可以調整掃描滾筒的掃描線速度。掃 描圖片貼于掃描滾筒的圓周面上，圖片隨滾筒轉動，使畫面相對于線陣CCD的光敏陣列 垂直運動，即掃描圖像。
試驗裝置提供了對彩色線陣CCD傳感器進行A/D數據采集實驗的硬件設備與軟件接 口實例程序，試驗裝置內部不但將彩色線陣CCD傳感器1的輸出信號接入到具有A/D數 據采集系統硬件的"多功能開發板10"上，而且還將其通過多功能開發板10上的插頭座 及其連線引出到現場可編程邏輯開發與擴展電路板11上。用戶不但能在裝置提供的"A/D 數據采集軟件"的支持下完成對彩色線陣CCD傳感器進行A/D數據采集的實驗，而且還 可以利用引出的模擬信號與相應的同步信號自行設計硬件電路和軟件程序進行A/D數據 采集試驗。認識與掌握彩色線陣CCD傳感器的A/D數據采集的特點，數據存取方法，數 據顯示和處理等相關內容。
本實用新型的線陣CCD多功能開發應用實驗儀，除儀器內部提供的彩色線陣CCD傳 感器外還提供有外接黑白線陣CCD傳感器，實驗儀提供的計算機軟件程序能直接控制對 它們的數據采集工作。試驗裝置提供的計算機軟件程序除能完成典型試驗的選擇、電機 與燈的控制、數據采集與處理工作外還提供基礎應用程序和動態鏈接庫函數，以便用戶 進行創新內容的試驗研究。
試驗裝置的上部殼體14上設置有多用途的窗口 16，它為螺紋連接口，既能安裝防塵 蓋又能安裝適當的成像物鏡。當將CCD上的成像物鏡2、被測物夾持機構3、滾筒4及遠 心照明光源7拆除后，儀器上部光軸部位只剩下彩色線陣CCD傳感器。上部殼體14蓋在 儀器上形成一個暗室，多用途的窗口 16與CCD傳感器像敏陣列的中心線同軸，在其上安 裝成像物鏡便構成多用途的光電接收器。它能夠接收裝置外部更遠處物體的像，或構成 放大倍率大幅度可調的光電成像系統，它輸出的信號通過多功能開發板IO連接到現場可
編程邏輯開發與擴展電路板ll，再經過精心設計的軟、硬件設計便能構成應用更為廣泛 和更有創意性的實驗研究或新產品開發的試驗儀器。
權利要求1.一種線陣CCD多功能開發應用實驗儀，包括有上部殼體(14)和位于上部殼體(14)的下部并與其形成階梯形結構的下部殼體(15)，其特征在于，所述的上部殼體(14)內部的底端面設為測量系統工作臺(8)，在測量系統工作臺(8)的一端設置有線陣CCD傳感器(1)和與其相連的光學成像物鏡(2)，另一端設置有與光學成像物鏡(2)對應的遠心照明光源(7)，在光學成像物鏡(2)和遠心照明光源(7)之間還設置有用于安裝被測物的固定結構，在上部殼體(14)位于遠心照明光源(7)一側的側壁上開設有擴展光學信息輸入窗口(16)；所述的下部殼體(15)內，設置有多功能開發板(10)，在下部殼體(15)的上端面上設置有現場可編程邏輯開發與擴展電路板(11)和與其相連的輸入、輸出I/O端口(12)，以及與下部殼體(15)相連的CCD驅動脈沖測試端(9)，在下部殼體(15)位于多功能開發板(10)一側的側壁上設置有外接黑白線陣CCD相機接口(13)和USB接口(17)，所述的黑白線陣CCD相機接口(13)與多功能開發板(10)相連接，多功能開發板(10)還與USB接口(17)相連。
2. 根據權利要求1所述的線陣CCD多功能開發應用實驗儀，其特征在于，所述的多 功能開發板(10)包括有具有驅動器(20)、控制器(23)和邏輯脈沖發生器(24)功 能的現場可編程邏輯器件，所述的現場可編程邏輯器件的驅動器(20)和邏輯脈沖發生 器(24)相互連通，其中，驅動器(20)與線陣CCD傳感器(1)及下部殼體(15)上的 外接黑白線陣CCD相機接口 (13)相連接，線陣CCD傳感器(1)還與A/D轉換器(21) 連接，邏輯脈沖發生器(24)分別與A/D轉換器(21)、存儲器(22) 、 USB總線收發器(25)相連接，所述的存儲器(22)還分別連接A/D轉換器(21)和USB總線收發器(25)， 而USB總線收發器(25)還通過設置在下部殼體(15)上的USB接口 (17)與計算機系 統(26)相連接，USB總線收發器(25)還與現場可編程邏輯器件的控制器(23)相連接， 而現場可編程邏輯器件的控制器的控制器(23)分別連接遠心照明光源控制器(27)、 掃描光源控制器(28)、驅動電機轉換與開關(29)。
3. 根據權利要求1所述的線陣CCD多功能開發應用實驗儀，其特征在于，所述的設 置于光學成像物鏡(2)和遠心照明光源(7)之間的用于安裝被測物的固定結構，包括 有位于下部殼體(15)內的產生正弦規律運動裝置(5)和與產生正弦規律運動裝置(5) 相連接并且貫穿測量系統工作臺(8)位于光學成像物鏡(2)和遠心照明光源(7)之間 的被測物體挾持機構(3)。
4. 根據權利要求1所述的線陣CCD多功能開發應用實驗儀，其特征在于，所述的設 置于光學成像物鏡(2)和遠心照明光源(7)之間的用于安裝被測物的固定結構，包括 有位于下部殼體(15)內的產生正弦規律運動裝置(5)和與產生正弦規律運動裝置(5) 相連接并且貫穿測量系統工作臺(8)位于光學成像物鏡(2)和遠心照明光源(7)之間 的被測桿件(3')。
5. —種線陣CCD多功能開發應用實驗儀，包括有上部殼體(14)和位于上部殼體(14)的下部并與其形成階梯形結構的下部殼體(15)，其特征在于，所述的上部殼體(14) 內部的底端面設為測量系統工作臺(8)，在測量系統工作臺(8)上依次設置有線陣CCD 傳感器(1)和與其相連的光學成像物鏡(2)、掃描照明光源(6)、掃描滾筒成像裝置(4)，在上部殼體(14)位于掃描滾筒成像裝置(4) 一側的側壁上開設有擴展光學信 息輸入窗口 (16);所述的下部殼體(15)內，設置有多功能開發板(10)，在下部殼 體(15)的上端面上設置有現場可編程邏輯開發與擴展電路板(11)和與其相連的輸入、 輸出I/0端口 (12)，以及與下部殼體(15)相連的CCD驅動脈沖測試端(9)，在下部 殼體(15)位于多功能開發板(10) —側的側壁上設置有外接黑白線陣CCD相機接口 (13) 和USB接口 (17)，所述的黑白線陣CCD相機接口 (13)與多功能開發板(10)相連接， 多功能開發板(10)還與USB接口 (17)相連。
6.根據權利要求5所述的線陣CCD多功能開發應用實驗儀，其特征在于，所述的多 功能開發板(10)包括有具有驅動器(20)、控制器(23)和邏輯脈沖發生器(24)功 能的現場可編程邏輯器件，所述的現場可編程邏輯器件的驅動器(20)和邏輯脈沖發生 器(24)相互連通，其中，驅動器(20)與線陣CCD傳感器(1)及下部殼體(15)上的 外接黑白線陣CCD相機接口 (13)相連接，線陣CCD傳感器(1)還與A/D轉換器(21) 連接，邏輯脈沖發生器(24)分別與A/D轉換器(21)、存儲器(22) 、 USB總線收發器(25)相連接，所述的存儲器(22)還分別連接A/D轉換器(21)和USB總線收發器(25), 而USB總線收發器(25)還通過設置在下部殼體(15) ±的USB接口 (17)與計算機系 統(26)相連接，USB總線收發器(25)還與現場可編程邏輯器件的控制器(23)相連接， 而現場可編程邏輯器件的控制器的控制器(23)分別連接遠心照明光源控制器(27)、 掃描光源控制器(28)、驅動電機轉換與開關(29)。
專利摘要一種線陣CCD多功能開發應用實驗儀，有上部殼體和下部殼體，由上部殼體內部的底端面作為測量系統的工作臺上設置有線陣CCD傳感器和與其相連的光學成像物鏡，以及遠心照明光源，在光學成像物鏡和遠心照明光源之間還設置有安裝被測物的固定結構，在上部殼體的側壁上開設有擴展光學信息輸入窗口；在下部殼體的上端面上設置有現場可編程邏輯開發與擴展電路板和與其相連的輸入、輸出I/O端口，內部設置有多功能開發板，以及與下部殼體相連的CCD驅動脈沖測試端，在下部殼體的側壁上設置有與多功能開發板連接的外接黑白線陣CCD相機接口和USB接口，多功能開發板還與USB接口相連。本實用新型通過實驗具有更加廣泛的知識面，更強的信息獲得手段和動手能力，以便在今后的創新設計增強創新思路。
文檔編號G01R31/265GK201096868SQ20072010003
公開日2008年8月6日 申請日期2007年10月22日 優先權日2007年10月22日
發明者王慶有 申請人:天津市耀輝光電技術有限公司