黄战华，张晗笑，曹雨生，陈智林，申苜弘

（天津大学 精密仪器与光电子工程学院，光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072）

引言

近年来，尼龙[1]、芳纶[2]、光导纤维[3]等高性能的新型人造细丝大量涌现，如何在工业生产中进行并行化、非接触和实时的阵列细丝直径检测成为制造商亟待解决的问题。干涉测径法[4-5]、衍射测径法[6-7]测量精度较高，但光路复杂且测量速度慢，难以实时化；扫描测径法[8-10]只适合测量较大直径的不透明细丝，成品尺寸大且价格贵；光电成像测径法[11-15]受限于测量系统数据传输以及计算效率，检测速度较慢，难以阵列化。

为实现阵列细丝直径的实时快速检测，提出了一种基于CPLD 的阵列细丝直径实时快速检测系统。

1 检测原理

本系统采用基于线阵CMOS 的光电成像测径法[16]。如图1所示，成像物镜将被测细丝以放大倍率 β成像在线阵CMOS 上。

图1 光学结构示意图Fig.1 Schematic diagram of optical structure

成像物镜的像方焦距为f′，像距为x′。系统的放大倍率 β为

细丝的像高为h，线阵CMOS 的光敏单元的尺寸为l，若细丝的像在线阵CMOS 上所占像元的个数为m，则细丝的直径d为

线阵CMOS 采集的含有细丝直径信息的视频信号经放大比较电路二值化处理后进入CPLD 解算直径。如图2 及图3所示，当细丝透明度较低时，细丝像呈现亮-暗-亮的变化，二值信号呈现出高-低-高的变化；透明度较高的细丝对应的二值信号呈现出高-低-高-低-高的变化。

图2 细丝像的灰度值-像素关系示意图Fig.2 Schematic diagram of gray value-pixel relationship of filament image

图3 细丝对应二值信号的电平-像素关系示意图……