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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，對測量技術(shù)的要求也是越來越高的，同時近些年來激光技術(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，使其在測量領(lǐng)域具有*的優(yōu)勢。作為激光技術(shù)的一個重要分支，激光測量技術(shù)已經(jīng)成為在線測量技術(shù)方面的*的測量手段，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)和生活中各個測量領(lǐng)域。

二維激光E+E位移傳感器的信息采集系統(tǒng)研究
研究了激光三角測量法和線結(jié)構(gòu)光基本原理，對二維激光E+E位移傳感器電學部分進行設(shè)計，目的是實現(xiàn)其對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：基于激光三角測量法，建立了二維激光E+E位移傳感器的數(shù)學模型，給出了二維激光E+E位移傳感器的總體設(shè)計方案。深入了解面陣CCD成像系統(tǒng)的原理，設(shè)計基于ICX285AL面陣CCD的圖像采集硬件電路，硬件電路包含CCD驅(qū)動電路與FPGA模塊兩部分，具體采用EP3C25F256A7FPGA核心控制芯片完成對基于ICX285AL面陣CCD成像模塊的驅(qū)動，利用基于AD9824的相關(guān)雙采樣模塊對圖像信號進行放大，消除復(fù)位噪聲，利用SDRAM存儲器對圖像數(shù)據(jù)存儲，zui后利用USB接口芯片把存儲器的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C上進行顯示。以工程有限元電磁分析軟件Maxwell為基礎(chǔ),分析了差動變壓器式E+E位移傳感器(LVDT)的電磁性能仿真過程,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的仿真建模過程錄制成腳本,對腳本中的設(shè)計參數(shù)添加標記形成腳本模板;然后將腳本模板中的標識動態(tài)修改為設(shè)計者輸入的參數(shù)值,生成Maxwell可識別的腳本文件;zui后在Maxwell中運行生成的腳本文件,即可實現(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)計開發(fā)了“E+E位移傳感器專家設(shè)計系統(tǒng)”。該系統(tǒng)將LVDT的結(jié)構(gòu)設(shè)計、電磁性能仿真與優(yōu)化集成到統(tǒng)一的平臺下,實現(xiàn)了設(shè)計數(shù)據(jù)和流程的整合,可以幫助設(shè)計人員系統(tǒng)化、協(xié)作化地完成LVDT的設(shè)計工作,并通過實例驗證了系統(tǒng)的可行性。系統(tǒng)友好的人機交互界面,為LVDT的設(shè)計提供了簡單、便捷的操作流程及直觀的仿真結(jié)果評估,提高了LVDT的設(shè)計效率,對新型傳感器的研發(fā)有著廣泛的應(yīng)用前景。針對系統(tǒng)的硬件平臺，基于Verilog語言完成二維激光E+E位移傳感器電學圖像信息采集硬件系統(tǒng)各模塊的時序邏輯設(shè)計，包括CCD驅(qū)動模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊，以及SDRAM模塊時序邏輯的仿真輸出。針對線結(jié)構(gòu)光條紋的特點，首先對其進行高斯濾波，然后進行二值化處理，zui后對線結(jié)構(gòu)光條紋中心提取的算法進行研究，比較幾種方法的優(yōu)缺點后。

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，進而實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)光條紋中心的提取，并對結(jié)構(gòu)光標定理論進行研究，實現(xiàn)了圖像二維坐標與空間坐標的轉(zhuǎn)換，還原被測物體真實的表面輪廓信息。在二維激光E+E位移傳感器研究課題的基礎(chǔ)上，對傳感器電學軟硬件部分以及部分圖像處理部分進行設(shè)計與實現(xiàn)，為后續(xù)的軟硬件優(yōu)化，各模塊整合至zui終整機的實現(xiàn)奠定一定的研究基礎(chǔ)。