FPGA集成的线阵CCD亚像素边缘测量技术

"基于线阵CCD的在线亚像素边缘测量系统" 本文主要探讨了一种采用线阵CCD传感器的在线亚像素边缘测量系统，旨在提高精密矫直机测量工件挠度时的精度和效率。该系统巧妙地利用了FPGA（Field-Programmable Gate Array）的集成能力，实现了对工件非接触式的高效测量。 在系统原理部分，作者指出线阵CCD能够捕捉工件表面的图像信号，并通过分析这些信号的边缘梯度来检测工件的挠度。边缘梯度是图像特征的重要组成部分，它反映了图像强度在边界附近的快速变化。通过精确识别这些微小变化，可以实现亚像素级别的边缘检测，即超越了像素级别的分辨率，从而提高测量精度。 亚像素边缘检测算法是系统的核心。文中介绍了一种基于多项式插值的算法，这种算法不仅能够实现亚像素精度，而且具有易于集成到FPGA的优势。多项式插值是一种数学方法，通过拟合数据点来估计未知点的值，以此来细化边缘位置的判断。在FPGA中实现这种算法，可以确保测量过程的实时性和高速性，对于在线测量应用尤其关键。 仿真实验结果显示，该测量系统的重复性误差仅为0.18个像元，这表明其具有很高的测量精度，达到了亚像素级别。这一成就对于提高精密矫直机的工作效率和加工精度有着显著的促进作用。 在实际应用中，线阵CCD因其快速响应、易于信号处理、高精度以及无损特性，成为非接触式一维尺寸测量的理想选择。然而，受限于像元尺寸，传统的提升测量精度的方法如提高制造工艺或采用光学放大等手段，成本高昂且效果有限。因此，借助边缘检测算法，特别是亚像素边缘检测，成为了提高测量精度的有效途径。 总结来说，本文提出的基于线阵CCD和FPGA的在线亚像素边缘测量系统，通过多项式插值算法实现了高精度的挠度测量，解决了传统方法的局限性，为精密矫直机提供了更高效、更精确的测量解决方案。这一技术对于工业自动化和精密加工领域具有重要的理论价值和实践意义。