CN109084962A - 一种光纤耦合ccd组件测试仪及测试方法 - Google Patents
一种光纤耦合ccd组件测试仪及测试方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种光纤耦合CCD组件测试仪及测试方法，测试仪主要包括：光源单元，用于提供组件测试所需的光源及测试图像；采集单元，用于采集被测光纤耦合CCD组件的光电参数；测试单元，与采集单元连接用于根据采集的光电参数进行测试；本发明实现了CCD组件的全参数、全功能自动测试，实现了全过程一次性自动测量，极大的降低对测试人员要求，统一了生产厂家和用户的测量条件，规范了检验步骤，适宜大批量产品的生产检测。
Description
技术领域
本发明涉及光学检测领域，尤其涉及一种光纤耦合CCD组件测试仪及测试方法。
背景技术
光纤耦合CCD组件(以下简称CCD组件)，广泛应用在数码摄影、天文学，尤其是光学遥测技术、光学与频谱望远镜和高速摄影技术中，目前，对光纤耦合CCD组件完成全参数的测量需要经过多道环节，由于所需测试仪器较多，目前还没有专门针对光纤耦合CCD组件进行自动化测试的方案。其各项参数的测量一直采用普通全手工测试方法，并且需要采用多种光学及电子测量仪器，由此需要多工种多环节的配合才能完成全部检验，对检验人员的综合技能也要求较高；并且由于CCD组件的特殊性，在多环节检验及转运过程中容易造成不必要的损伤。因此，需要一种新的自动化测试工具，完成对CCD组件进行光电参数采集、记录、分析及评测，用于产品的生产过程检测及交验检测等，实现对光纤耦合CCD组件的全参数、全功能自动测试。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种光纤耦合CCD组件测试仪及测试方法，以解决上述技术问题。
本发明提供的光纤耦合CCD组件测试仪，包括：
光源单元，用于提供组件测试所需的光源及测试图像；
采集单元，用于采集被测光纤耦合CCD组件的光电参数；
测试单元，与采集单元连接用于根据采集的光电参数进行测试；
所述测试单元包括：
控制模块，用于发布控制指令；
执行模块，用于根据控制指令调整测试条件，并驱动采集单元在进行参数采集；
处理模块，用于根据所述光电参数进行计算分析，获取测试结果。
进一步，还包括：
固定单元，用于固定被测光纤耦合CCD组件；
检测单元，用于检测执行模块的工作状态以及被测光纤耦合CCD组件的位置信息；
转换单元，用于识别数据类型，并进行数据转换；
所述控制模块根据检测单元检测的检测结果，调整各执行模块的工作状态，按照预先设定的顺序依次完成不同的测试任务。
进一步，所述测试任务包括帧频测试、饱和输出幅度测试、均方根噪声测试、固定图像噪声测试、输出信号位数测试、最低照度测试、图像歧变测试、坏像元数测试和功耗测试中的一种或几种的组合。
进一步，光源单元包括：
平行光管，用于输出平行光源；
滤光片，用于获取单色光；
衰减片组合模块，用于调整输出光源的光强；
光纤组件靶面，用于接收输出光源的投射光线，并传递至处理单元。
转盘及移动平台，与执行模块连接用于调整测试条件。
本发明还提供一种光纤耦合CCD组件测试方法，包括：
固定被测光纤耦合CCD组件；
提供组件测试所需的光源及测试图像；
执行模块根据控制指令驱动采集单元进行参数采集；
采集被测光纤耦合CCD组件的光电参数；
对所述光电参数进行计算分析，获取测试结果。
进一步，检测执行模块的工作状态以及被测光纤耦合CCD组件的位置信息；
根据检测单元检测的检测结果，调整各执行模块的工作状态，按照预先设定的顺序依次完成不同的测试任务。
进一步，所述测试任务包括帧频测试、饱和输出幅度测试、均方根噪声测试、固定图像噪声测试、输出信号位数测试、最低照度测试、图像歧变测试、坏像元数测试和功耗测试中的一种或几种的组合。
进一步，输出平行光源；
通过滤光片获取单色光，并通过控制衰减片组合的方式获取测试所需的光强；
通过镜头成像获取测试图形或通过毛玻璃片获取均匀散射光；
将光线投射到光纤组件靶面，获取光电参数并进行计算分析，完成光纤组件的各项参数指标测试。
进一步，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法。
进一步，本发明还提供一种电子终端，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行上述任一项所述方法。
本发明的有益效果：本发明中的光纤耦合CCD组件测试仪及测试方法，实现了CCD组件的全参数、全功能自动测试，实现了全过程一次性自动测量，极大的降低对测试人员要求，统一了生产厂家和用户的测量条件，规范了检验步骤，适宜大批量产品的生产检测。
附图说明
图1是本发明实施例中光纤耦合CCD组件测试仪的组成模块示意图。
图2是本发明实施例中光纤耦合CCD组件测试仪的光源单元的结构示意图。
图3是本发明实施例中光纤耦合CCD组件测试仪的转盘结构示意图。
图4是本发明实施例中光纤耦合CCD组件测试仪的测试图像示意图。
附图标记说明：
1-平行光管，2-被测CCD组件，3-镜头，4-毛玻璃，-5-移动平台，6-转盘1,7-转盘1,8-转盘2,9-转盘3,10-平面反射镜。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例中的光纤耦合CCD组件测试仪，包括：
光源单元，用于提供组件测试所需的光源及测试图像；
采集单元，用于采集被测光纤耦合CCD组件的光电参数；
测试单元，与采集单元连接用于根据采集的光电参数进行测试；
所述测试单元包括：
控制模块，用于发布控制指令；
执行模块，用于根据控制指令调整测试条件，并驱动采集单元在进行参数采集；
处理模块，用于根据所述光电参数进行计算分析，获取测试结果。
在本实施例中，CCD组件需要测量的内容有如下9项：帧频、饱和输出幅度、均方根噪声(DN)、固定图像噪声、输出信号位数、最低照度、图像歧变、坏像元数、功耗。在本实施例中，针对上述测量内容，其中有7项需要适宜的光源或图像，所有的测量都需要计算机测量及纪录，本实施例中的光源单元可以提供特定波段的平行光光源，并可根据控制指令准确改变光源强度、测试图像及获取均匀光照，优选地，本实施例中的光源单元的平行光波段范围为500——560nm，光斑直径约40——80mm，光源均匀性为中心区域20mm<10％，全范围内<20％，可输出额定光强的平行光，调节范围宽，可输出特殊图形及均匀杂散光。光源单元作为整套测试平台的基准，其准确度及稳定性至关重要。如图2所示，采用平行光管1输出平行光源，保证光源强度不随距离发生变化；采用滤光片获取单色光；为保证光强调节的准确性，采用控制衰减片组合的方式得到要求的光强；最后通过镜头3成像得到测试图形或通过毛玻璃片4获取均匀散射光；最终将光线投射到光纤组件靶面，通过评测系统分析计算，由此测出光纤组件的各项参数指标。
本实施例中的测试仪还包括：
固定单元，用于固定被测光纤耦合CCD组件；
检测单元，用于检测执行模块的工作状态以及被测光纤耦合CCD组件的位置信息；
转换单元，用于识别数据类型，并进行数据转换；
所述控制模块根据检测单元检测的检测结果，调整各执行模块的工作状态，按照预先设定的顺序依次完成不同的测试任务。
其中，光源单元包括：
平行光管，用于输出平行光源；由于平行光会将光路上的微小尘埃直接反应到光线上形成黑点图像，造成误判，故此时需要提供均匀杂散光。将平行光通过毛玻璃片匀化后，可获取中心部分的均匀杂散光；用于测量坏像元数；
滤光片，用于获取单色光；溴钨灯作为平行光光源可使通过带通滤光片后的光源强度达到1000ux以上，可以用照度计直接标定，并根据公式换算成辐射度单位，采用中性滤光片，保证其透过率在可见光范围内无变化；
衰减片组合模块，用于调整输出光源的光强；
光纤组件靶面，用于接收输出光源的投射光线，并传递至处理单元。
转盘及移动平台，与执行模块连接用于调整测试条件。
在本实施例中，光路参数排列组合表如下图所示：
表1
如表1所示，通过第一转盘6，第二转盘7，第三转盘8、第四转变盘9和平面反射镜10改变透光率，其中转盘的结构如图3所示，通过1、2级的组合：可得到100％——10-6的共7级透过率，加上第3级，可得到100％——10-9的共10级透过率；通过3、4级的组合：微调透过率，可得到100％、90％、80％、72％、64％、50％、45％、32％、16％共9级透过率；初始照度100LUX，故可提供从100——10-7LUX的光源，满足从阴天——夜晚星光照度，具有良好的适应性。测试图通过镜头成像到CCD组件靶面上，用于保证镜头成像的精确度，第五组采用移动平台5进行测试。本实施例中的平行光源的强度在中间部分均匀，在边缘部分降低，光斑直径应大于2～5倍靶面直径，便于获取较为均匀的光照，且对安装组件的精度要求降低；加毛玻璃片匀化后，即可获取均匀散射光。
在本实施例中，采用背面毛玻璃片，正面分化板图形，通过背照透射形成测试图，并可以利用光源系统的宽范围调节能力。安全监控及故障自检：通过检测组件电流值，可防止组件工作不正常，并及时掉电保护；对其他部件(平行光管光源、电机模块)的电流检测便于出现故障时判断维修。
相应地，本实施例还提供一种光纤耦合CCD组件测试方法，包括：
固定被测光纤耦合CCD组件；
提供组件测试所需的光源及测试图像；
执行模块根据控制指令驱动采集单元进行参数采集；
采集被测光纤耦合CCD组件的光电参数；
对所述光电参数进行计算分析，获取测试结果。
检测执行模块的工作状态以及被测光纤耦合CCD组件的位置信息；
根据检测单元检测的检测结果，调整各执行模块的工作状态，按照预先设定的顺序依次完成不同的测试任务。
自动化测试流程如下表所示：
表2
在本实施例中，整个流程中监测光纤组件帧频、电流电压，如有异常，可报警及自动断电，保护光纤组件，并作为功耗测试记录；同时监测光源及各部件，保证工作正常。
在本实施例中，CCD组件需要测量的内容有如下9项：帧频、饱和输出幅度、均方根噪声(DN)、固定图像噪声、输出信号位数、最低照度、图像歧变、坏像元数、功耗。
其中对于帧数，可以通过测试单元计算每秒内输出图像的帧数，也可以通过硬件测试方法：数字摄像机的每帧图像伴随1次帧同步信号，测量帧同步信号的频率等同于帧频；将帧同步信号引出，在对该信号进行即可测试出帧频。对于饱和输出幅值，可以通过调整摄像机的靶面照度>饱和照度，再测量此时的信号最大值进行获取。对于均方根噪声，可以通过如下公式获取，
式中：N----采集帧数；(设为256)
Vi(x,y)----第i帧(x,y)点处的像素灰度值；X＝128，Y＝128
Va----N帧的(x,y)点处像素算术平均值；
测试方法：选定一个光敏元作为被测样点，在无光条件下对被测样点进行大于100次以上的信号采集，并根据均方根噪声的定义，测算出均方根噪声(DN)。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本实施例中的任一项方法。
本实施例还提供一种电子终端，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行本实施例中任一项方法。
本实施例中的计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例提供的电子终端，包括处理器、存储器、收发器和通信接口，存储器和通信接口与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于进行通信，处理器和收发器用于运行计算机程序，使电子终端执行如上方法的各个步骤。
在本实施例中，存储器可能包含随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种光纤耦合CCD组件测试仪，其特征在于，包括：
光源单元，用于提供组件测试所需的光源及测试图像；
采集单元，用于采集被测光纤耦合CCD组件的光电参数；
测试单元，与采集单元连接用于根据采集的光电参数进行测试；
所述测试单元包括：
控制模块，用于发布控制指令；
执行模块，用于根据控制指令调整测试条件，并驱动采集单元在进行参数采集；
处理模块，用于根据所述光电参数进行计算分析，获取测试结果。
2.根据权利要求1所述的光纤耦合CCD组件测试仪，其特征在于，还包括：
固定单元，用于固定被测光纤耦合CCD组件；
检测单元，用于检测执行模块的工作状态以及被测光纤耦合CCD组件的位置信息；
转换单元，用于识别数据类型，并进行数据转换；
所述控制模块根据检测单元检测的检测结果，调整各执行模块的工作状态，按照预先设定的顺序依次完成不同的测试任务。
3.根据权利要求2所述的光纤耦合CCD组件测试仪，其特征在于：所述测试任务包括帧频测试、饱和输出幅度测试、均方根噪声测试、固定图像噪声测试、输出信号位数测试、最低照度测试、图像歧变测试、坏像元数测试和功耗测试中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的光纤耦合CCD组件测试仪，其特征在于，所述光源单元包括：
平行光管，用于输出平行光源；
滤光片，用于获取单色光；
衰减片组合模块，用于调整输出光源的光强；
光纤组件靶面，用于接收输出光源的投射光线，并传递至处理单元。
转盘及移动平台，与执行模块连接用于调整测试条件。
5.一种光纤耦合CCD组件测试方法，其特征在于，包括：
固定被测光纤耦合CCD组件；
提供组件测试所需的光源及测试图像；
执行模块根据控制指令驱动采集单元进行参数采集；
采集被测光纤耦合CCD组件的光电参数；
对所述光电参数进行计算分析，获取测试结果。
6.根据权利要求5所述的光纤耦合CCD组件测试方法，其特征在于：
检测执行模块的工作状态以及被测光纤耦合CCD组件的位置信息；
根据检测单元检测的检测结果，调整各执行模块的工作状态，按照预先设定的顺序依次完成不同的测试任务。
7.根据权利要求6所述的光纤耦合CCD组件测试方法，其特征在于：所述测试任务包括帧频测试、饱和输出幅度测试、均方根噪声测试、固定图像噪声测试、输出信号位数测试、最低照度测试、图像歧变测试、坏像元数测试和功耗测试中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求5所述的光纤耦合CCD组件测试方法，其特征在于：
输出平行光源；
通过滤光片获取单色光，并通过控制衰减片组合的方式获取测试所需的光强；
通过镜头成像获取测试图形或通过毛玻璃片获取均匀散射光；
将光线投射到光纤组件靶面，获取光电参数并进行计算分析，完成光纤组件的各项参数指标测试。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现权利要求5至8中任一项所述方法。
10.一种电子终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求5至8中任一项所述方法。
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