基于面阵CCD的不规则平面物体面积测量仪的研制

　　1引言

　　利用光电成像器件构成图像传感器进行光学图像处理与图像测量已成为现代光学仪器、现代测量技术的重要发展方向。在工业生产中，经常需要对形状不规则的平面物体进行准确的面积测量，因此研制出一种利用CCD对形状不规则的平面物体进行非接触、自动、准确的面积测量，实现产品某些性能的快速高精度检测、分选和记录，对提高经济效益具有重要意义。

　　2仪器基本原理及功能

　　不规则形状的平面图像通过光学透镜成像到面阵CCD的像敏面上，其像实质上是各点灰度不同二维的点阵。面阵CCD及其驱动电路将其转变成一维视频信号输出，再经图像采集电路，得到数值化的二维灰度数据。PIC单片机对量化后的灰度数据进行读取，采用适当的图像处理方法，得到一个灰度I值。面阵CCD的像素数量代表了固定物距处的视场面积，从而由该灰度17值确定的像素及比例关系，可求出被测平面物体的面积:

　　该仪器的系统原理如图1所示:微控制器选用性能优良的PIC18F6620单片机，充分利用其提供的软硬件资源，配以相应的外围电路完成平面面积的检测。作为一个光电系统工程，仪器组成包括:光学透镜、CCD、光源、温湿度传感器、图像采集电路、PIC单片机、液晶显示器( LCD ), I=C总线器件实时时钟芯片、I}C总线存储器、键盘、温控电路等部分。

　　被测物体的面积值、环境的温湿度值以及采集图像的时间经单片机运算处理后，存储在外部存储器内，通过按键调用。被测物体的图像及上述数据，通过LCD实时显示出来。

　　灰度闹值、实时时钟以及采集图像周期可通过按键进行设定。按键还具有启动、复位、确认、翻页等功能。

　　3关键器件及关键技术

　　3.1 PIC 18F6620单片机

　　该仪器的核心器件是MICROCHIP公司生产的PIC18F6620单片机。该芯片是一种功能强大的微控制器(MCU)，它采用的是16位的RISC指令系统，哈佛总线结构，具有64引脚、52个I/0接口、12通道高速A/D(1 Obit)变换器、5个定时/计数器、比较输出、捕捉输人、PAM输出、I}C和SPI接口、两个异步串行通讯(USART)、模拟电压比较器、LCD驱动、32k的FLASH程序存储器(ROM)、内部自带E=PROM(1k)及3k的数据存储器(RAM):

　　它具有接口简单、应用方便、驱动能力强(I/0口的拉/灌电流为25mA，可直接驱动LED, LCD、微型继电器等〕、需要扩展的外围器件较少、性价比高等优点，适于加装较多外围器件和设备。

　　该单片机更为显著的特点，在于它的低功耗r〕由于采用了全静态CMOS设计，其功耗极低，是单片机中最低的品种之一。另外，该芯片还具有体眠( sleep)工作模式，此时，芯片耗电极小〔}A级)，可通过内部或外部中断方式唤醒芯片，使其重新回到正常工作模式。PIC18F6620的这一特点，使其特别适用于电池供电的便携式仪器设备。