本文關(guān)鍵詞：金剛石砂輪形貌在位測量儀嵌入式控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：砂輪作為磨削加工的磨削刀具,其表面形貌直接決定所加工表面的質(zhì)量�，F(xiàn)有多數(shù)砂輪測量設(shè)備需要將砂輪從磨床拆卸后重新定位在測量儀器上,這一過程使得實時觀測加工過程中磨具的變化趨勢難以實現(xiàn)。為準(zhǔn)確的獲得砂輪全壽命表面形貌變化過程,就需要研制針對砂輪表面形貌的在位檢測系統(tǒng)。然而,為實現(xiàn)這一功能,檢測系統(tǒng)需要具備多自由度精確運動能力,以適應(yīng)系列尺寸砂輪的大范圍表面檢測,同時還需要系統(tǒng)在光學(xué)系統(tǒng)的光軸方向?qū)崿F(xiàn)亞微米級的精確定位。這些要求都為在位檢測設(shè)備的研制提出了新的挑戰(zhàn)。本文基于嵌入式處理器在運動控制方面具有實時性強、穩(wěn)定性好、易于集成的優(yōu)越性,針對集成聚焦合成和白光垂直掃描干涉原理的砂輪表面形貌測量儀采集控制系統(tǒng)的便攜性需求,旨在通過嵌入式開發(fā)模塊實現(xiàn)砂輪表面形貌測量儀XYZ方向步進(jìn)電機的驅(qū)動控制、圖像采集系統(tǒng)CCD的驅(qū)動和壓電陶瓷驅(qū)動電源的設(shè)計,提高控制系統(tǒng)的綜合適用性,實現(xiàn)砂輪表面形貌測量儀采集控制系統(tǒng)的微型化。主要研究內(nèi)容如下:(1)基于砂輪表面形貌測量的重要性,綜述了砂輪表面形貌在位測量的研究現(xiàn)狀和嵌入式系統(tǒng)在圖像采集處理中的應(yīng)用。分析了聚焦合成、白光垂直掃描干涉掃描的基本原理,據(jù)此提出砂輪表面形貌測量儀運動系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)的參數(shù)性能。(2)研究系統(tǒng)優(yōu)化集成方案,采用以Raspberry Pi為核心的嵌入式開發(fā)模塊,完成系統(tǒng)XYZ三個方向步進(jìn)電機的驅(qū)動控制,達(dá)到每轉(zhuǎn)200~10000步的控制;完成USB2.0接口CCD相機的驅(qū)動,實現(xiàn)最高12fp/s的圖像采集速率;完成壓電陶瓷驅(qū)動電源的硬件電路設(shè)計,并在Linux操作系統(tǒng)下實現(xiàn)砂輪表面形貌測量儀硬件驅(qū)動和采集控制策略的融合。(3)為了實現(xiàn)對砂輪表面形貌測量儀的良好驅(qū)動控制,通過QT完成采集控制系統(tǒng)的人機交互控制界面,主要包括圖像顯示界面,步進(jìn)電機的控制界面,壓電陶瓷微位移平臺的控制界面。經(jīng)過以上幾個方面的工作,本文搭建了砂輪形貌在位測量儀的嵌入式驅(qū)動控制系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明,該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)測量儀系統(tǒng)的驅(qū)動控制,滿足在位檢測對運動控制的需求。
【關(guān)鍵詞】：表面形貌測量儀 嵌入式集成 Linux 算法驅(qū)動融合 QT 控制界面
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG743;TP273
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-19
• 1.1 課題來源9
• 1.2 課題研究的背景及意義9-10
• 1.3 砂輪表面形貌測量的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 嵌入式系統(tǒng)在圖像處理及控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀11-16
• 1.4.1 基于嵌入式的圖像處理11-14
• 1.4.2 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用性能14
• 1.4.3 嵌入式用戶圖形界面14-16
• 1.5 本文主要內(nèi)容16-19
• 第2章 砂輪形貌測量儀系統(tǒng)功能和嵌入式集成控制方案19-31
• 2.1 形貌測量儀總體結(jié)構(gòu)及測量原理19-22
• 2.1.1 聚焦合成的原理21
• 2.1.2 白光垂直掃描干涉基本原理21-22
• 2.2 形貌測量儀系統(tǒng)參數(shù)22-27
• 2.2.1 光學(xué)系統(tǒng)及參數(shù)22-24
• 2.2.2 運動控制系統(tǒng)和位置反饋系統(tǒng)24-27
• 2.3 控制系統(tǒng)嵌入式集成方案27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第3章 測量儀控制系統(tǒng)驅(qū)動的嵌入式實現(xiàn)31-53
• 3.1 XYZ向電機嵌入式驅(qū)動控制31-39
• 3.1.1 步進(jìn)電機細(xì)分驅(qū)動原理32-33
• 3.1.2 步進(jìn)電機驅(qū)動控制33-39
• 3.2 CCD嵌入式驅(qū)動39-44
• 3.2.1 CCD工作原理39-40
• 3.2.2 CCD的驅(qū)動控制40-44
• 3.3 控制系統(tǒng)電源44-52
• 3.3.1 控制系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源44-45
• 3.3.2 壓電陶瓷概述45-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第4章 測量儀嵌入式控制策略及人機交互界面53-63
• 4.1 測量儀嵌入式控制策略53-57
• 4.2 人機交互界面57-61
• 4.2.1 QT的體系結(jié)構(gòu)58-60
• 4.2.2 控制系統(tǒng)人機交互界面60-61
• 4.3 本章小結(jié)61-63
• 第5章 嵌入式控制系統(tǒng)功能測試及分析63-75
• 5.1 嵌入式表面形貌實時采集處理系統(tǒng)63-70
• 5.1.1 主控單元及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)63-64
• 5.1.2 系統(tǒng)實物搭建64-68
• 5.1.3 實驗結(jié)果及分析68-70
• 5.2 形貌測量儀嵌入式控制系統(tǒng)性能測試70-73
• 5.3 本章小結(jié)73-75
• 第6章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 全文工作總結(jié)75
• 6.2 本文創(chuàng)新之處75-76
• 6.3 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-83
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文與研究成果83

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本文編號：619904