本文選題：表面形貌測量 + PZT驅(qū)動(dòng)��； 參考：《湖北工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：在精密測量、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、電子制造等領(lǐng)域,高精度、自動(dòng)化微表面形貌測量具有重要的意義。近年來已經(jīng)有很多基于光學(xué)測量微表面形貌的方法被提出,應(yīng)用較為普遍的有白光相移干涉技術(shù)、傳統(tǒng)相移干涉技術(shù)和多波長干涉技術(shù)等,本文圍繞波長輪換與相移掃描相結(jié)合的表面形貌干涉測量系統(tǒng),研究了該系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)控制和圖像采集控制,并基于FPGA予以實(shí)現(xiàn)。主要研究內(nèi)容如下:首先論述了基于波長輪換與相移掃描相結(jié)合的干涉測量系統(tǒng)的原理,基于FPGA實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行相移,上位機(jī)與FPGA利用串口RS232進(jìn)行通信。首先,由FPGA發(fā)送出方波信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬量,然后通過積分放大電路驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷(PZT),整個(gè)驅(qū)動(dòng)在開環(huán)的控制方式下進(jìn)行,最后通過橢圓擬合算法原理算出PZT驅(qū)動(dòng)步距。其次,設(shè)計(jì)了波長輪換系統(tǒng)�；贔PGA驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),帶動(dòng)裝有濾光片的圓盤轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)波長輪換,并基于Labview編寫了上位機(jī)程序,對(duì)PZT和波長輪換進(jìn)行有序控制。第三,闡述了二維工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方法,二維工作臺(tái)在X軸和Y軸分別通過一個(gè)步進(jìn)電機(jī)與精密絲杠配合驅(qū)動(dòng),并通過光柵尺反饋的信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。最后,論述了波長輪換機(jī)構(gòu)、PZT驅(qū)動(dòng)、二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和圖像采集的同步控制。通過三個(gè)模塊的協(xié)同控制實(shí)現(xiàn)每驅(qū)動(dòng)PZT一個(gè)周期,控制波長光源輪流切換一次,同時(shí)通過FPGA的I/O外觸發(fā)CCD,在PZT每驅(qū)動(dòng)一步采集相應(yīng)的干涉圖像,將采集到的干涉圖像保存到計(jì)算機(jī)上,并通過二維工作臺(tái)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)更大范圍的測量。
[Abstract]:In the fields of precision measurement, aerospace, biomedicine and electronic manufacturing, it is of great significance to measure micro-surface topography with high precision and automation. In recent years, many methods based on optical measurement of micro-surface morphology have been proposed, such as white light phase-shift interferometry, traditional phase-shift interferometry and multi-wavelength interferometry, etc. In this paper, the motion control and image acquisition control of the system is studied, which is based on FPGA. The main research contents are as follows: firstly, the principle of interferometric measurement system based on wavelength rotation and phase shift scanning is discussed. The drive of piezoelectric ceramics is realized based on FPGA, and the upper computer communicates with FPGA by serial port RS232. First, the square wave signal is transmitted by FPGA through D / A conversion, and then the piezoelectric ceramic PZT is driven by an integral amplifier circuit. The whole drive is carried out under the open loop control mode. Finally, the PZT driving step distance is calculated by the ellipse fitting algorithm principle. Secondly, the wavelength rotation system is designed. Based on FPGA, the stepper motor is driven to drive the disc with filter to realize wavelength rotation. Based on Labview, the upper computer program is written to control the rotation of PZT and wavelength in an orderly manner. Thirdly, the driving method of the two-dimensional worktable is expounded. The two-dimensional worktable is driven by a stepping motor and a precision lead screw in the X axis and Y axis respectively, and the accurate positioning is carried out by the feedback signal of the grating ruler. Finally, the synchronous control of PZT drive, 2D motion mechanism and image acquisition of wavelength rotation mechanism is discussed. Through the collaborative control of the three modules, each driving PZT cycle is realized, the control wavelength light source is alternately switched once, at the same time, the CCDs are triggered by the I / O external of FPGA, and the corresponding interference images are collected at each step of the PZT driver. The interference images are saved to the computer, and a larger range of measurement is realized by the movement of the two-dimensional worktable.
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP274;TN791

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本文編號(hào)：1841417