CCD成像在线测量玻璃管外径及壁厚的方法

第卷第期年月华中理工大学学报,一成像在线测量玻璃管外径及壁厚的方法刘文兵杨坤涛光电子工程来摘耍根据平行光透过玻璃管的折射规律,提出用成像在线测量玻璃管外径及壁厚的新方法,并用计算机进行模拟,导出了数理模型,实验测量系统了该方案的可行性,为透明管状产品高速、动态、非接触实时侧量开辟了一条新途径关词线阵玻璃管在线测量分类号对细长玻璃管的外径及壁厚分布同时进行快速、动态、精确测量是比较困难的提出了浸液荧光法,测量系统比较复杂,速度慢,无法用于实时测量提出了反射法作不接触测量,是一种较成熟的方法,但仍不能克服管子振动的影响散射测距法对管子面和内部质量要求高,不适于普通玻璃管的测量总之,前儿种方案都不能对玻璃管在现场进行高速、动态测量本文提出的新方法却能做到这一点成像法基本原理参见图兰丫奋取孔径光阂”巨,产六不月不气夕子走之,尸知,二二啄驯仁宇尽飞马“勺尸刀线阵图成像法测量原理将置于准直平行光路中的透明玻璃管经过远心成像系统后,在像面光敏面形成一个反映玻璃管外径及壁厚几何尺寸的影像,视频信号经微机数据采集和数据处理后,可获得玻璃管外径及壁厚值设玻璃管外径为,内径为,则一束平行光按透过玻璃管后的特性可分为三部分如图所示,为入射光线与光轴的距离,为玻璃折射率部分直接透射簇时,光线在玻璃管内壁发生全反射、透射经数学推导可知出射光线与水平轴夹角夕一一’一‘〕一一‘〕钱时,光线在玻璃管内壁发生折射、透射经数学推导可得出射光线与水平轴夹角夕一’一‘〕一一‘一一’〕系统是用仪器灯泡作光源,可采用光线追迹的方法建立实际的光场分布数学模型基于上面玻璃管透光特性的数学模型,利用反射率公式土一,才一,计算每根光线到达像面时的光强透过率,然后再计算出所有到达像面光线光强的迭加,就模拟出像面上的光强分布,计算出的像面光强分布如图所示图像面光强分布图是实际视频信号可见,计算机模拟结果与实际结果是一致的经计算机进一步模收稿日期一一·刘文兵,男,年生,硕士武汉,华中理工大学光电子工程系第期刘文兵等成像在线测量玻璃管外径及壁厚的方法厂鳄口图视频信号拟表明,表征壁厚的特征量,和是与成像系统的孔径光阑直径心和成像透镜焦距尹以及,,有关的函数,即,‘,,,由此可推出一,尹,,,所以,测出和后,由一,‘,,,可求出壁厚实验证明,成像法用于测量玻璃管外径及壁厚是可行的,配上微机后,能够实现快速自动测量,表是实验测量系统实际测量结果农实验系统侧结果单位玻璃管屏幕显示值准确值误差绝对值序号外径壁厚外径壁厚外径壁厚从表可见,实验系统测量外径误差不超过士,壁厚误差不超过士参考文献以,,介,,艺姿普林测量石英管几何量的光学原理光学技术,一阮,一,,,,出沐出布出疖也冰它示色示也示么钊溉私与神轴洲编淑娜出荆与洲踌激光技术国家重点实验室近三年取得显著成绩三年间,实验室共有研究课题项,其中国家“八五”科技攻关课题项,“”课题项,国家自然科学基金课题项,国防科工委及国家教委重点课题项,国际合作课题项,实验室开放课题项三年内科研总经费万元共获得科研成果项,获国家科技进步三等奖项,省、部委级科技进步一等奖项,二等奖项,三等奖项,获专利个发表论文篇,其中在国外刊物上发表篇,国际学术会议篇,国内核心刊物篇,全国学术会议篇完成专著本,教材本,论文集共卷在学术交流与合作方面,三年来开展合作研究课题项,其中国外项,国内项,双边交流与座谈次经实验室学术委员会审批,三年来共有项开放研究课题获得实验夯肠劫份钓汤蚕匀匆份公长设贯飞雷佑示级私招洲编拙味奴朴娜浏编拙娜油