二維激光E+E位移傳感器的信息采集系統(tǒng)研究
隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)測(cè)量技術(shù)的要求也是越來(lái)越高的，同時(shí)近些年來(lái)激光技術(shù)得到了迅猛地發(fā)展，由于激光具有單色性、高亮度，良好的相干性，使其在測(cè)量領(lǐng)域具有*的優(yōu)勢(shì)。作為激光技術(shù)的一個(gè)重要分支，激光測(cè)量技術(shù)已經(jīng)成為在線測(cè)量技術(shù)方面的*的測(cè)量手段，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)和生活中各個(gè)測(cè)量領(lǐng)域。

二維激光E+E位移傳感器的信息采集系統(tǒng)研究
研究了激光三角測(cè)量法和線結(jié)構(gòu)光基本原理，對(duì)二維激光E+E位移傳感器電學(xué)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，目的是實(shí)現(xiàn)其對(duì)圖像信息的采集功能。本文利用可編程邏輯器件FPGA作為核心控制芯片，主要完成的工作有：基于激光三角測(cè)量法，建立了二維激光E+E位移傳感器的數(shù)學(xué)模型，給出了二維激光E+E位移傳感器的總體設(shè)計(jì)方案。深入了解面陣CCD成像系統(tǒng)的原理，設(shè)計(jì)基于ICX285AL面陣CCD的圖像采集硬件電路，硬件電路包含CCD驅(qū)動(dòng)電路與FPGA模塊兩部分，具體采用EP3C25F256A7FPGA核心控制芯片完成對(duì)基于ICX285AL面陣CCD成像模塊的驅(qū)動(dòng)，利用基于AD9824的相關(guān)雙采樣模塊對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行放大，消除復(fù)位噪聲，利用SDRAM存儲(chǔ)器對(duì)圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，zui后利用USB接口芯片把存儲(chǔ)器的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C上進(jìn)行顯示。以工程有限元電磁分析軟件Maxwell為基礎(chǔ),分析了差動(dòng)變壓器式E+E位移傳感器(LVDT)的電磁性能仿真過(guò)程,提出了一種基于腳本模板的電磁仿真參數(shù)化建模方法:首先利用Maxwell軟件的腳本記錄功能,將LVDT的仿真建模過(guò)程錄制成腳本,對(duì)腳本中的設(shè)計(jì)參數(shù)添加標(biāo)記形成腳本模板;然后將腳本模板中的標(biāo)識(shí)動(dòng)態(tài)修改為設(shè)計(jì)者輸入的參數(shù)值,生成Maxwell可識(shí)別的腳本文件;zui后在Maxwell中運(yùn)行生成的腳本文件,即可實(shí)現(xiàn)仿真模型的參數(shù)化建模。 借助LVDT電磁仿真參數(shù)化建模方法,本文利用C++ Builder設(shè)計(jì)開發(fā)了“E+E位移傳感器專家設(shè)計(jì)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)將LVDT的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電磁性能仿真與優(yōu)化集成到統(tǒng)一的平臺(tái)下,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和流程的整合,可以幫助設(shè)計(jì)人員系統(tǒng)化、協(xié)作化地完成LVDT的設(shè)計(jì)工作,并通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。系統(tǒng)友好的人機(jī)交互界面,為L(zhǎng)VDT的設(shè)計(jì)提供了簡(jiǎn)單、便捷的操作流程及直觀的仿真結(jié)果評(píng)估,提高了LVDT的設(shè)計(jì)效率,對(duì)新型傳感器的研發(fā)有著廣泛的應(yīng)用前景。針對(duì)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，基于Verilog語(yǔ)言完成二維激光E+E位移傳感器電學(xué)圖像信息采集硬件系統(tǒng)各模塊的時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)，包括CCD驅(qū)動(dòng)模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊，以及SDRAM模塊時(shí)序邏輯的仿真輸出。針對(duì)線結(jié)構(gòu)光條紋的特點(diǎn)，首先對(duì)其進(jìn)行高斯濾波，然后進(jìn)行二值化處理，zui后對(duì)線結(jié)構(gòu)光條紋中心提取的算法進(jìn)行研究，比較幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)后。

二維激光E+E位移傳感器的信息采集系統(tǒng)研究
zui終采用Steger算法確定結(jié)構(gòu)光條紋中心法向量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)光條紋中心的提取，并對(duì)結(jié)構(gòu)光標(biāo)定理論進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)了圖像二維坐標(biāo)與空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，還原被測(cè)物體真實(shí)的表面輪廓信息。在二維激光E+E位移傳感器研究課題的基礎(chǔ)上，對(duì)傳感器電學(xué)軟硬件部分以及部分圖像處理部分進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，為后續(xù)的軟硬件優(yōu)化，各模塊整合至zui終整機(jī)的實(shí)現(xiàn)奠定一定的研究基礎(chǔ)。