非接触式CCD测径仪在线缆生产中的应用

摘要：测径仪可以用于各种线缆电缆、光纤、管材、棒材等的线径尺寸在线检测。本文主要介绍了非接触式的CCD测径仪，并从原理、CCD测量等方面进行了介绍。

关键词：测径仪；CCD；

现在的线缆生产中，厂家更趋向于采用非接触式的在线检测装置进行检测，线缆的外径在线非接触测量是非常重要的，非接触式测径仪的使用也越来越受到重视，其中CCD光电测径仪也是一款非接触式测径仪。该类型测径仪可以实现外径尺寸测量及控制。

CCD成像测径仪是近几年出现的产品，由于其光源和光电器件均采用了固体器件，且无转动部件，因此有很高的稳定性和长寿命。

电荷藕合器件CCD（ChargeCoupledDevices）是一种新型固体成像器件，从结构上讲，可分为面阵和线阵两种。前者主要用于摄取图像，而后者作为一种高灵敏光电传感器在生产线上用于产品外形尺寸非接触检测、分类、表面质量评定和精确定位等。

线阵CCD器件是由阵列光敏象元和在其两侧的移位寄存器集成所组成的光电器件，当光敏元曝光一定时间后在相应驱动脉冲作用下，信号电荷转移至移位寄存器，由移位寄存器一位一位地将其输出，从而得到所需的光电信息。

光电测径仪采用物方远心光路和成像法进行在线尺寸检测。检测的核心部件为光电测头，每组测头由发射镜头和接收镜头组成。发射镜头内点光源发出的光通过发射透镜形成平行光视场射向接收镜头。平行光再由接收透镜聚焦，通过位于焦点位置的光阑小孔后在接收单元上成像。当视场中通过被测物时，被测物遮挡的部位将在接收单元的芯片上呈现出边界清晰的阴影。通过光电转换和数字化处理，即可通过阴影的宽度计算出被测物的直径。

用投影法测量直径，将被测工件成像于线阵CCD器件上，CCD器件上有光照和无光照部分的光敏元输出有显著差异。为了得到清晰的图像，采用高亮度的光源，采用透镜组将高亮度的点光源变为平行光源，平行度高，且采用小孔成像技术，得到的被测线缆放大或缩小的实像，能准确的测量得到线径尺寸，同时CCD光电测径仪也解决了线缆抖动带来的测量误差。

（1）高精度：光电测径仪系统的测量精度可以达到0.003mm；

（2）非接触测量：光学测量方式，无需接触工件，可测量不易检测的轧材线径尺寸；

（3）测量速度快：光电测径仪每秒钟都可完成500个数据测量，并且为实时测量，为了人眼可以观测到数据，将显示频率设定在2~3次/秒；

（4）可以在不稳定的环境中测量（温度，震动）：测量时间短受温度影响小，测径仪系统可以在不稳定环境中测量，针对各种恶劣环境，测径仪安装相应的应对策略，线缆的抖动将不影响测量精度；

（5）测径仪为小台式测径仪，一般的生产线上均可实现尺寸的在线检测；

（6）因为是在线测径仪，测径仪安装有报警系统，当测量数据超过设定值时，测径仪可以自动报警；

（7）具备PID调节系统，可控制线径尺寸，自动控制与手动控制均可；

（8）数据存储，可将测量数据传输于计算机上进行数据的长期存储。

本仪器应用于线缆生产线时，既可以安装在冷却水槽之前，也可以安装在水槽之后。安装在水槽前时，由于外径测控仪距离挤塑机近，反馈控制及时，能获得最佳的控制效果。但此时塑料尚未固化，仪器测量的是线缆的热态外径，通常略大于其实际外径（冷态外径） ，因此设定的标称值应适当加大。安装在水槽后时，测量值为线缆的实际外径值，比较准确可靠，但控制滞后量大，控制效果较差。另外，被测线缆须吹干，否则线缆表面的水膜会影响测量精度，实际使用时应根据被测物带水的程度，适当加大设定的标称值。

光电测径仪是高精度的线径尺寸检测设备，生产过程中线径的在线测量，使用非接触光电测量法可实时监测线材生产，还具备线径自动控制系统，将测得的数据反馈至牵引机或挤出机，对线径生产实行精密控制。光电测径仪的使用为线缆电缆等行业的线径检测及监测带来了巨大的便利。

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