本文關(guān)鍵詞：基于線陣CCD激光位移傳感器的設(shè)計(jì)及性能研究

  更多相關(guān)文章： 激光三角法 非接觸測(cè)量 位移測(cè)量 線陣CCD ARM

【摘要】：目前在國(guó)內(nèi)非接觸測(cè)量研究領(lǐng)域還沒(méi)有提出一種相對(duì)測(cè)量精度比較高、價(jià)格比較低廉,設(shè)計(jì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單,應(yīng)用于較中短距離測(cè)量的技術(shù)。因此,本文設(shè)計(jì)一種精度較高、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于線陣CCD激光位移測(cè)量系統(tǒng)。首先,本文通過(guò)分析激光三角法的原理,研究了入射光的不同方式及其優(yōu)缺點(diǎn),確定采用直射式三角測(cè)距法,并完成了系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)。其次,硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì),本文選用ARM系列高性?xún)r(jià)比32位微處理器STM32作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心,以此展開(kāi)硬件電路設(shè)計(jì),主要包括電源設(shè)計(jì)、單片機(jī)最小系統(tǒng)、線陣CCD與主板通信、外擴(kuò)Flash、串口通信以及液晶LCD1602的驅(qū)動(dòng)和顯示等。據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行軟件程序的設(shè)計(jì),主要包括數(shù)據(jù)處理主程序、STM32F103RBT6微處理器與線陣CCD模塊通信程序、外擴(kuò)Flash存儲(chǔ)程序、串口通信調(diào)試程序以及液晶LCD1602的驅(qū)動(dòng)及顯示程序等；再次,研究了CCD光斑細(xì)分定位方法,像傳統(tǒng)灰度質(zhì)心法、平方加權(quán)灰度質(zhì)心法以及高斯曲線擬合法等,用于數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)標(biāo)定；最后,研制傳感器樣機(jī),并對(duì)其進(jìn)行裝調(diào)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了硬件電路設(shè)計(jì)的可靠性和和軟件程序設(shè)計(jì)的可行性,同時(shí),平方加權(quán)灰度質(zhì)心法處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)標(biāo)定誤差最小,在80mm～200mm范圍內(nèi)均方根誤差僅為0.088mm,表明平方加權(quán)灰度質(zhì)心法具有良好的光斑細(xì)分定位功能；調(diào)試后的位移傳感器樣機(jī)可脫離上位機(jī)的控制而直接用于位移測(cè)量,整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)在滿(mǎn)足測(cè)量要求的同時(shí)還具集成度高、功耗低、成本低等特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：激光三角法 非接觸測(cè)量 位移測(cè)量 線陣CCD ARM
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN249;TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 研究的目的與意義10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 本課題的主要研究?jī)?nèi)容11
• 1.5 本章小結(jié)11-12
• 2 位移測(cè)量系統(tǒng)原理及總體方案12-23
• 2.1 位移測(cè)量系統(tǒng)的基本原理12-14
• 2.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)14-15
• 2.3 光學(xué)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)15-21
• 2.3.1 光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算15-18
• 2.3.2 光學(xué)器件選型18-21
• 2.4 位移測(cè)量系統(tǒng)的電路系統(tǒng)21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 硬件電路設(shè)計(jì)23-38
• 3.1 ARM處理器結(jié)構(gòu)23-26
• 3.1.1 ARM架構(gòu)23
• 3.1.2 RISC指令集結(jié)構(gòu)23-24
• 3.1.3 STM32簡(jiǎn)介24
• 3.1.4 SPI總線協(xié)議簡(jiǎn)介24-26
• 3.2 基于STM32的硬件電路設(shè)計(jì)26-35
• 3.2.1 電源電路27-28
• 3.2.2 時(shí)鐘和復(fù)位電路28-29
• 3.2.3 JTAG接口與串口調(diào)試電路29-30
• 3.2.4 LCD顯示電路30-32
• 3.2.5 外擴(kuò)Flash電路32-34
• 3.2.6 線陣CCD采集模塊接口34-35
• 3.3 硬件電路電磁兼容性設(shè)計(jì)35-37
• 3.3.1 主板的濾波電容35-36
• 3.3.2 PCB布局布線設(shè)計(jì)36-37
• 3.3.3 電源線地線和信號(hào)線設(shè)計(jì)37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 4 軟件程序設(shè)計(jì)38-45
• 4.1 數(shù)據(jù)處理主程序39-40
• 4.2 STM32F103RBT6單片機(jī)與線陣CCD模塊通信程序40-41
• 4.3 外擴(kuò)Flash的存儲(chǔ)程序41-42
• 4.4 串口通信調(diào)試程序42-43
• 4.5 液晶LCD1602驅(qū)動(dòng)及顯示程序43
• 4.6 本章小結(jié)43-45
• 5 傳感器調(diào)試及性能研究45-55
• 5.1 傳感器調(diào)試45-47
• 5.2 傳感器性能分析47-54
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)研究47-48
• 5.2.2 CCD光斑細(xì)分定位方法48-50
• 5.2.3 系統(tǒng)標(biāo)定50-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 6 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 附錄A59-60
• 附錄B60-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文61-62
• 致謝62-64

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本文編號(hào)：1059754