發(fā)布時間：2017-10-19 07:17

  本文關(guān)鍵詞：基于線陣CCD激光位移傳感器的設計及性能研究

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

【摘要】：目前在國內(nèi)非接觸測量研究領(lǐng)域還沒有提出一種相對測量精度比較高、價格比較低廉,設計構(gòu)造相對簡單,應用于較中短距離測量的技術(shù)。因此,本文設計一種精度較高、價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單的基于線陣CCD激光位移測量系統(tǒng)。首先,本文通過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,確定采用直射式三角測距法,并完成了系統(tǒng)的總體方案設計。其次,硬件電路和軟件程序設計,本文選用ARM系列高性價比32位微處理器STM32作為整個系統(tǒng)的控制核心,以此展開硬件電路設計,主要包括電源設計、單片機最小系統(tǒng)、線陣CCD與主板通信、外擴Flash、串口通信以及液晶LCD1602的驅(qū)動和顯示等。據(jù)測量系統(tǒng)的功能需求進行軟件程序的設計,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Flash存儲程序、串口通信調(diào)試程序以及液晶LCD1602的驅(qū)動及顯示程序等；再次,研究了CCD光斑細分定位方法,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)標定；最后,研制傳感器樣機,并對其進行裝調(diào)實驗,實驗結(jié)果驗證了硬件電路設計的可靠性和和軟件程序設計的可行性,同時,平方加權(quán)灰度質(zhì)心法處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)標定誤差最小,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分定位功能；調(diào)試后的位移傳感器樣機可脫離上位機的控制而直接用于位移測量,整個測量系統(tǒng)在滿足測量要求的同時還具集成度高、功耗低、成本低等特點。
【關(guān)鍵詞】：激光三角法 非接觸測量 位移測量 線陣CCD ARM
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容11
• 1.5 本章小結(jié)11-12
• 2 位移測量系統(tǒng)原理及總體方案12-23
• 2.1 位移測量系統(tǒng)的基本原理12-14
• 2.2 系統(tǒng)總體方案設計14-15
• 2.3 光學系統(tǒng)總體設計15-21
• 2.3.1 光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)計算15-18
• 2.3.2 光學器件選型18-21
• 2.4 位移測量系統(tǒng)的電路系統(tǒng)21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 硬件電路設計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簡介24
• 3.1.4 SPI總線協(xié)議簡介24-26
• 3.2 基于STM32的硬件電路設計26-35
• 3.2.1 電源電路27-28
• 3.2.2 時鐘和復位電路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計35-37
• 3.3.1 主板的濾波電容35-36
• 3.3.2 PCB布局布線設計36-37
• 3.3.3 電源線地線和信號線設計37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 4 軟件程序設計38-45
• 4.1 數(shù)據(jù)處理主程序39-40
• 4.2 STM32F103RBT6單片機與線陣CCD模塊通信程序40-41
• 4.3 外擴Flash的存儲程序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 實驗研究47-48
• 5.2.2 CCD光斑細分定位方法48-50
• 5.2.3 系統(tǒng)標定50-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 6 結(jié)論55-56
• 參考文獻56-59
• 附錄A59-60
• 附錄B60-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文61-62
• 致謝62-64

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本文編號：1059754