摘要:矿井中的提升设备是采矿作业中最常用的设备，主要用来运送矿产和施工人员。由于使用频繁，其钢丝绳普遍存在磨损问题。大多企业在对提升钢丝绳的直径进行测量时，都采用人工抽点检测的方法。这种方法不仅效率低，精度低，而且存在危险性，也不能实时监控钢丝绳的直径。为了解决以上出现的问题，本设计将CCD器件与光电技术相结合，设计出非接触式钢丝绳检测系统，其具有测量快速高效、精度高、安全系数高等优势，大大提高了效率降低了成本。

本设计主要是应用光电技术，把CCD器件和光学系统等结合起来，实现将钢丝绳直径所成像以光电信号形式进行转移、存储、传输和处理。然后对CCD照相机的支架结构进行设计，最后设计了测量钢丝绳运动距离的系统。在测量过程中存在的问题，经过改良也达到了精度要求。与传统方法相比，本方法往往测量精度更高、操作更方便、成本更低，完全可以代替传统的人工测量方式。

关键词 钢丝绳磨损；非接触测量；CCD；霍尔元件

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1课题的意义和目的-1

1.2 基于CCD技术的非接触式钢丝绳检测系统-1

2 CCD工作原理及选用-4

2.1 CCD简介-4

2.1.1CCD的起源与发展-4

2.1.2 CCD的构成-4

2.2 CCD器件的工作原理及特点-5

2.2.1光电转换、存储-5

2.2.3电荷的转移-6

2.2.4电荷的输出-7

2.2.5 CCD 的特性参数-8

2.3 CCD 选型-9

2.4 TCD1206SUP型线阵CCD的工作原理-9

2.5 CCD驱动电路-10

3 光学系统设计-12

3.1光学系统成像的基本原理-12

3.1.1 理想光学系统的基本参数-12

3.1.2 理想光学系统中的公式-13

3.1.3  理想光学系统的放大率-14

3.2光学系统中光阑的作用-15

3.2.1孔径光阑、入射光瞳和出射光瞳-15

3.2.2视场光阑-16

3.3照明系统设计-17

3.3.1  照明方法-17

3.3.2聚光镜的作用-18

3.3.3照明系统的设计原则-18

3.4物方远心光路-19

3.5光学系统设计-20

3.5.1光源选用-20

3.5.2成像系统参数设计-21

3.5.3 照明系统参数设计-22

4机械结构的设计-24

4.1 机械设计的原理和要求-24

4.2 支架的作用-24

5测距系统的设计-28

5.1控制系统的设计-28

5.2测距的总体方案-28

5.2.1测距原理-28

5.2.2测距系统参数的设计-29

5.3霍尔效应-29

5.4霍尔元件的选择-30

5.4.1霍尔元件的基本结构-30

5.4.2霍尔传感器的选择-31

5.5单片机的选择-31

5.5.1STC89C52单片机的介绍-31

5.5.2晶振电路设计-33

5.5.3复位电路设计-33

5.6显示器的电路设计-33

5.7测距系统的电路图-34

5.8影响测量精度的三个因素及其改进方法-34

结论-36

致谢-37

参考文献-38

附录-39

附录一-39