發(fā)布時間：2020-03-26 07:40

【摘要】：在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中,口腔、眼睛等微觀手術(shù)中需要體積小、光斑大、照明效果好的顯微鏡照明系統(tǒng),單模光纖以其獨有的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于此類顯微鏡照明系統(tǒng)中作傳輸媒介。顯微鏡照明系統(tǒng)的同軸照明和傾斜照明中對光纖出光的發(fā)散角有著嚴格的要求,因此實際光纖加工中需要對光纖質(zhì)量進行檢測。而國外的光束質(zhì)量檢測儀價格昂貴,國內(nèi)的產(chǎn)品自動化程度低,因此研究設(shè)計一款成本低、效率高、精度高的光束質(zhì)量自動檢測系統(tǒng)以實現(xiàn)快速檢測單模光纖發(fā)散角是十分必要的。基于上述問題,本文研究設(shè)計了一種單模光纖質(zhì)量參數(shù)自動檢測系統(tǒng),所做主要研究工作如下:(1)在分析自動檢測系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上,結(jié)合光纖檢測系統(tǒng)的特點和光纖質(zhì)量檢測參數(shù)的要求,給出了單模光纖質(zhì)量參數(shù)自動檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。(2)搭建單模光纖檢測的電動平臺,對單模光纖質(zhì)量參數(shù)自動檢測系統(tǒng)的硬件部分進行了設(shè)計實現(xiàn)。系統(tǒng)包括電控位移臺、光纖夾具、面陣探測器的選取。設(shè)計自動檢測系統(tǒng)中的控制器,控制器包括電源模塊、主控電路模塊、步進電機驅(qū)動模塊和散熱模塊。主控電路模塊采用STM32F407作為控制核心,設(shè)計最小系統(tǒng)、供電模塊、聯(lián)合測試工作組(Joint Test Action Group,JTAG)接口、串口通信模塊和輸入輸出模塊;采用LV8731芯片設(shè)計步進電機驅(qū)動電路。(3)對單模光纖質(zhì)量參數(shù)自動檢測系統(tǒng)的軟件進行了研究和實現(xiàn)。包括主程序、底層模塊、通信協(xié)議、限位檢測模塊、光斑位置檢測模塊、位移模塊、光路校準模塊和發(fā)散角檢測。限位檢測模塊和光斑位置檢測模塊起到保護設(shè)備,避免設(shè)備在調(diào)整中被損壞。以五段式S曲線加減速算法為基礎(chǔ),設(shè)計步進電機的速度控制策略,提高電機的實時運行速度,同時降低電機變速運動的振蕩和噪音。實驗結(jié)果表明:系統(tǒng)實現(xiàn)了對單模光纖的自動檢測,平均檢測時間為9分鐘,同時滿足系統(tǒng)誤差精度在2%以內(nèi)的要求。
【圖文】：

便視為光束的中心光軸已經(jīng)與 CCD/CMOS 相機的相面垂直。2.4 自動檢測系統(tǒng)方案設(shè)計自動檢測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖 2-4 所示。激光光源發(fā)出的激光光束，，經(jīng)過光跳線、法蘭和待測單模光纖后，從單模光纖的端面射出，到達面陣探測器中；C 中的上位機軟件根據(jù)面陣探測器采集的光斑圖像，處理獲取光斑的中心坐標斑尺寸信息；控制器根據(jù)上位機軟件處理得到的信息對電動平臺進行調(diào)整，成光路的自動校準和光束發(fā)散角的檢測，最終的檢測數(shù)據(jù)都通過 PC 的上位機面顯示。

第 3 章 自動檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計自動檢測系統(tǒng)的硬件主要可以分為兩部分：一部分是根據(jù)項目實際需求從市場上采購的設(shè)備搭建而成電動平臺，一部分是根據(jù)需求設(shè)計的控制器。控制器的硬件設(shè)計整體框圖如圖 3-1 所示。大虛線框中為控制器的硬件組成，實線箭頭表示電壓流向，虛線箭頭表示信號的流向。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN253

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本文編號：2601170