一、基于DSP的CCD驱动电路的设计(论文文献综述)
赵英伟,郝晓亮,张文雅,马培圣,文黎波[1](2021)在《基于DSP增益可控的光刻机测高电路的设计研究》文中进行了进一步梳理介绍了激光三角法高度测量技术和基于数字信号处理器DSP与线阵CCD的激光高度测量系统。采用比例恒流源和镜像恒流源组合,设计了输出功率稳定可调的激光二极管驱动电路和线阵CCD的驱动电路,借助DSP定时器周期调节灵活的优点,方便地调节光积分时间来提高信号质量。针对光刻工艺中不同的测量对象表面的光学特征,自动进行激光二极管增益控制和光积分时间调节,提高测量的适应性和测量效率。
刘天颖[2](2021)在《激光水平仪组模自动调校装备的研究与开发》文中认为激光水平仪是一种为建筑行业和机电设备安装行业提供水平度和垂直度基准标定的设备。但是目前大部分的激光水平仪校准精度低、调校工序复杂、人为因素影响比较大。由于缺乏激光水平仪的自动化生产设备的研发,国内各激光水平仪生产企业长期依赖劳动密集型生产方式,产量无法提高,人工成本居高不下。因此激光水平仪产业向智能化自动化升级是当前各大生产厂商亟待解决的问题。本文首先对激光水平仪的装配过程中激光组模的调校工艺进行了研究,设计出了一种以可编程控制器(programmable logic controller,PLC)为控制核心的自动调校系统。该系统采用电荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)阵列为核心的激光检测光靶对激光水平度、垂直度偏移量进行采集并输入至PLC,由PLC计算出步进电机的调节量,进而调整激光组模调节螺丝的旋转角度和圈数。通过三维坐标定位系统对激光组模调节螺丝进行位置寻位和换位。经PID控制系统的不断修正,直至激光组模的水平精度以及铅垂精度均控制在±0.2mm误差范围之内,正交精度则控制在±2°的误差范围之内,从而达到修正激光水平度和垂直度的目的。系统整体工作流程由CCD检测、组模分步初调、正交统调、PID微调四个阶段组成。系统原型机采用了国产三菱FX3U可编程控制器、57系列两相步进电机、TCD1206SUP线阵CCD传感器等。性能测试结果表明本系统的精确度和鲁棒性符合激光组模的调校工艺要求。本研究通过智能化检测和自动化调校工艺初步解决了激光水平仪人工调校工艺误差大、出错率高的问题,一定程度上提高了企业的生产效率。
康琦[3](2021)在《基于空间滤波效应的航空相机自动检调焦系统研究》文中认为航空相机作为一种用于拍摄地面目标的光学成像设备,被广泛应用于林业、农业、资源勘探等领域中,随着技术的进步,人们对于航空相机成像质量的要求也与日俱增,研制出一种高分辨率的航空相机已经成为当务之急。然而,航空相机在实际工作中所处的环境非常复杂,大气压力、温度以及成像距离的变化均会导致航空相机探测器的感光面与理想像方焦面位置发生偏离,导致成像清晰度、分辨率下降,即离焦现象。因此,提出一种精度高、实时性强的自动检调焦方案是航空领域的关键课题。本论文讨论了航空相机自动检调焦技术的工作原理与发展现状,为解决传统图像检焦法不适用于运动的航空相机焦面检测的问题,提出了一种异相差分滤波图像检焦方法,最后利用DSP+FPGA设计了自动调焦系统实验平台,验证了本文检焦方法的有效性。论文主要研究内容如下:(1)介绍航空相机检焦方法的研究背景、意义以及国内外发展现状,分析航空相机光学系统的离焦原理。介绍现阶段国内外几种常用的检焦方法:光电自准直法、基于图像的自准直法、地面标定法、相位检测法以及图像处理检焦法的检焦原理与优缺点。(2)针对传统图像检焦法需对同一景物进行拍照不适用于航空相机检焦的问题,提出一种基于空间滤波效应的图像检焦法。介绍空间滤波测速和空间滤波效应原理,对空间滤波器透射函数进行频谱分析,讨论了透射函数对滤波特性及航空相机检焦精度的影响,对滤波器关键参数进行讨论与设计。针对矩形滤波器输出信号中含有大量基频导致检焦精度差,设计异相差分滤波器去除基频并对其进行频谱分析,解释了差分滤波检焦法的精度高于矩形滤波法,介绍了差分滤波法检焦的具体实施过程。设计仿真实验,分别利用差分滤波法、空域、频域、信息学、统计类调焦函数对同一组工程外场飞行图像进行检焦,分析检焦曲线的陡峭度、灵敏度及清晰度比率,结果表明差分滤波法的检焦精度高于传统图像检焦算子。设计静态成像实验,利用Robert与Brenner和异相差分图像检焦算法对同一组外景图像进行检焦,结果表明异相差分图像检焦算法对同一景物检焦时精度为19.87μm,小于光学系统半焦深76.8μm,满足工程需求。(3)研究常用的调焦窗口选择方法,采用自适应遗传算法选择最优调焦区域。研究常用调焦搜索算法,采用聚焦模型与改进后的爬山算法作为本文的搜索策略,同时满足调焦精度与实时性的要求。(4)设计了以DSP+FPGA为核心的自动调焦硬件电路,详细介绍了自动调焦系统的软件开发流程。最后设计了动态成像实验装置模拟航空相机在实际工作时对地拍照,利用本文设计的自动检调焦系统进行多组调焦实验,从调焦的重复性精度、实时性等角度对该系统进行验证,结果表明本文基于异相差分滤波效应的自动调焦系统调焦精度为31.05μm,小于光学系统半焦深76.8μm,满足工程需求,且完成一步调焦所需时间少于125ms,实时性强,不需要对同一景物重复成像,适合用于复杂航空环境下的航空相机自动检调焦,具有较高的实用价值。
杜笑滢[4](2021)在《UV激光标印机振镜扫描系统及自动定位系统研究》文中进行了进一步梳理随着工业产品逐渐向小型化、轻量化发展,线缆作为重要配件在实现通用性的同时其外缘尺寸逐渐减小,而传统喷墨式标印方式难以在有限空间内精准标印有效信息。普通激光标印装置虽然可以在小范围进行激光标印,但是难以保证线缆高速飞行标印时的标印质量。因此本文以提高线缆飞行标印图文精度为目标,围绕振镜扫描系统与自动定位系统进行研究,设计适用于线缆高速飞行标印的激光标印系统。针对线缆标印时加工范围小,传输速度快且不同型号线缆手动对焦误差大的难点,本文提出一种UV激光标印机设计方案,重点对振镜扫描系统与自动定位系统进行研究,并对主要功能部件进行选择。其中自动定位系统着重对基于偏心光束法以线阵CCD传感器为核心的自动对焦与飞行标印状态精准定位两部分进行研究。根据振镜扫描以及自动定位系统工作流程,设计FPGA与DSP联合控制的控制系统结构,适用于高速并行控制处理的FPGA微处理器作为振镜扫描系统的主控制芯片;选择擅长浮点运算的DSP芯片作为自动对焦光斑图像处理辅助控制器,进而对控制系统主要功能电路进行设计。考虑到定位精度对标印图文质量的影响,从聚焦误差、复合畸变误差、非线性误差、系统误差以及飞行标印误差方面着手对标印失真进行校正,有效提高了标印图文清晰度。根据振镜扫描及自动定位系统设计方案,对振镜扫描电机伺服系统性能进行MATLAB仿真分析。在Siumlink模块中建立基于Stribeck摩擦模型的扫描电机仿真模型,设计基于复合控制策略、伪微分负反馈控制(PDFF)策略、模糊自适应PID控制策略的电流-速度-位置环伺服控制系统,在保证系统稳定性同时提升系统响应速度至28.8μs,并验证扫描电机偏转速度与位置跟踪性能。而后对激光振镜扫描控制平台上位机软件进行设计,通过静态标印实验、线缆飞行标印实验以及自动对焦实验对本文设计方案进行验证,证明设计方案的合理性。实验结果表明,针对不同尺寸型号线缆,在静止和飞行标印状态下,通过调节参数均能实现快速、精准标印;而自动对焦装置在±240μm动态对焦范围内的对焦精度可达4μm,在提高激光标印机自动化程度的基础上实现了飞行状态下线缆表面清晰标印的目的。
徐超[5](2020)在《基于线阵CCD与ARM的多波长计设计》文中提出光电检测在一般化学分析、DNA测序、生物学、化学有害物质检测等领域有重要应用。其中光谱仪是一种应用很广的光电检测设备,被誉为光学领域的示波器。光谱仪原理大都是采用CCD式光栅光谱仪和扫描式快速傅里叶变换光谱仪。傅里叶变换光谱仪是基于迈克尔逊干涉仪结构。相比于其他的光谱仪它具有扫描速度快、波数准确度高、光谱范围宽、结构简单的优点。傅里叶变换光谱仪涉及到光谱学、干涉学、调制解调技术和嵌入式技术等多个学科,被世界公认为分光技术最优越的光谱仪。傅立叶变换光谱技术从上世纪70年代以来发展非常迅速,随着半导体芯片制造技术的发展,数字信号处理技术(DSP)和模数转换技术越来越成熟。由于AD采样之前的硬件结构是通用的超外差接收机结构,而AD采样后仪器具体实现的功能,完全取决于软件程序,程序算法在这之后就起到了主导作用,也就是说通过可靠高效的软件算法,可以保证光谱的测量的精准度。本课题主要研究利用迈克尔逊干涉仪光路获得两个不同波长激光的干涉条纹,采用线性CCD对干涉条纹进行数字化采集,使用ARM芯片对数据进行快速傅里叶变换。硬件结构方面采用了静态CCD模式,而不是采用目前傅里叶变换光谱仪大都采用的机械扫锚式,很好的避免了因机械运动产生的整体实验装置上的误差。另外为了使实验装置更能符合产业市场需求,硬件选型上采用的避繁就简的原则,在不影响实验结果精度的前提下选择了最经济实用的电路硬件。系统主控芯片采用ST公司生产的STM32F407ZGT6,这款芯片时基于Cortex TMM4F内核运算速度快,功能强大。完全可以承担AD采集数据的快速傅里叶变换的计算。显示模块采用迪文公司生产的串口触摸显示屏,通过串口数据就可以显示出数据进行人机交互,很大程度上节省了主控制器的内存使用,提高程序效率,线性CCD模块使用TOSHIBA公司生产的TCD1304AP型号芯片。
易伟男[6](2020)在《基于DSP的非制冷红外成像技术研究》文中研究指明红外成像技术具有穿透烟雾能力强和可长时间工作等优点,这些优点使其在军事武器配备、工业生产和安防监控等领域具有广阔的应用前景。然而随着技术的快速发展,对于应用领域而言,低成本、高灵敏度系统和高清晰度红外图像的需求日益迫切。由于非制冷型探测器具有价格低、体积小、不需要制冷设备,因而在工业检测领域得到广泛应用。但由于加工工艺及材料的影响,非制冷红外探测器存在一定的非均匀性及电子噪声,限制了成像效果。因此利用信号处理技术对红外图像进行处理,提高成像效果,不仅具有重要的理论意义,而且具有实用价值。首先本文详细地介绍非制冷型红外成像系统的基本理论,理论主要是介绍红外辐射的基本特性、红外光学系统、非制冷红外焦平面阵列的结构和三种影响红外成像质量的因素。然后本文搭建了基于DSP的非制冷红外成像系统硬件平台,设计CPLD+DSP+MCU的整体架构,其中CPLD主要是做图像采集的准备工作和传输图像数据工作;DSP主要是完成对各个硬件单元模块的初始化、管理和对经过焦平面转换的辐射信号的算法处理;MCU主要使非制冷焦平面阵列探测像元的温度稳定处于30℃。接着本文研究了红外图像预处理非均匀性校正技术。针对图像的非均匀性,本文分析了人眼的视觉特性和两种传统非均匀性校正的优缺点,创新性地提出基于人眼视觉特性的多点压缩校正算法来提高图像清晰度。最后本文介绍了红外成像系统的测试与分析,研究了DSP核心处理器的视频处理子系统,且提出新型的循环软件存储设计,详细地阐述了硬件平台和软件平台的搭建并对红外图像处理算法在红外系统上的实现进行了分析。在硬件系统搭建、红外成像技术和算法的研究基础上,本文通过成像系统对红外图像进行采集处理和MATLAB仿真实验。结果说明本文提出的非均匀性校正算法可使红外图像的非均匀性降为4%以下,明显减少了储存数据量和算法的运行时间,提高了系统的实时性;固定阈值伪彩映射算法可提高了红外热图像的对比度和效果。
鲁月林[7](2020)在《静止轨道摆扫成像系统设计及技术研究》文中提出静止轨道成像光谱仪相比于低轨成像光谱仪在对地球大气进行探测时具有图像信噪比高、重访周期短的优势,这些优势对于提高分析大气成分的能力至关重要。所在课题组展开了静止轨道成像光谱仪原理测试样机的研制工作,目的是验证相关技术的可行性,为光谱仪载荷设计提供技术参考。静止轨道成像光谱仪每次成像时通过对一个观测条带区域凝视成像,获取该条带的光谱图像数据;再通过步进式运动和凝视成像,逐步递推式覆盖所有观测范围,这个过程即为摆扫成像。本文的研究内容为该光谱仪摆扫成像控制系统的预研设计,主要从摆扫驱动系统设计、摆扫控制方案研究、CCD成像系统设计以及摆扫成像综合控制这几个方面展开阐述。根据摆扫机构指向稳定性、步进角精度等要求,摆扫驱动系统组件的方案为:以“步进电机+谐波减速器”构成驱动执行部件,绝对值式光电编码器作为角度测量元件。设计了摆扫驱动电路,实现了电机控制、主从通讯以及编码器数据读取在FPGA中的集成。为了增强摆扫机构指向稳定性,对步进电机的静态矩角特性进行了分析和实验;通过真空热实验,测算了电机驱动芯片在空间环境中的温升速率。为了降低转动过程中的失步率,对空间转动力矩进行了计算;根据力矩裕度要求,合理配置了启动和运行占空比。提出了可有效降低回程误差对摆扫步进角精度影响的控制方式。摆扫驱动系统的运动性能测试实验数据显示该系统在目标成像区间的步进角均值在21.6"±1"范围内,最大偏差小于5",标准偏差小于2",满足指标要求。CCD成像系统设计过程中,编写FPGA逻辑驱动完成对探测器和外围芯片的驱动,实现对图像信号的采集和上传。不同于低轨成像光谱仪的连续式成像模式,该成像探测系统采用触发式成像的方式达到成像过程实时受控的目的,设计了相关逻辑时序,通过时序仿真和电路测试验证了 CCD成像系统设计的合理性。摆扫成像综合控制系统负责协调摆扫系统和成像探测系统的工作流程。根据不同观测模式下空间分辨率以及观测信噪比的要求,对帧叠加数、像元合并数进行了合理地设置。为了达到降低摆扫成像流程时间的目的,对摆扫成像过程中成像电路和摆扫驱动电路的最优配合方式进行了设计,满足了各个探测模式下对于流程时间的要求。该摆扫成像控制系统已通过技术预研阶段的验收,能为下一步工程样机以及最终的星载仪器的设计提供参考。
王乐[8](2020)在《基于FPGA的CCD高温计硬件系统设计》文中进行了进一步梳理在冶金、能源等很多工业生产领域,温度检测常是保证产品质量和生产过程安全的一个重要手段,然而由于现场安装空间的限制以及设备运动等客观条件的存在,传统的接触式测温很难实现在线温度测量。而基于CCD高温计的非接触式测温由于具有非侵入性、响应快、可提供高分辨率面温度场等优点,目前被广泛应用于高温测量领域。本文正是从这一角度切入,首先对国内外一些测温系统中所使用的方法和应用效果进行了调研,对比了不同测温方法的优缺点,介绍了辐射测温法在温度测量方面的优势,并在此基础上,取得了以下研究成果:1.基于CCD单光谱辐射测温模型确立了以FPGA和CCD为核心的测温系统硬件方案:CCD传感器模块采用AD9923A芯片对其进行时序配置和驱动,并采用FIFO原则和乒乓缓存设计思路,将图像写入外部SDRAM中;基于测温模型得到温度—灰度映射表,将其移植到FPGA内部,从而测温系统可直接通过查表方式来快速获取温度数据;基于UDP协议,将图像数据和温度数据按照特定格式进行打包,采用千兆网将数据传输至上位机,供上位机软件系统解析。2.结合测温系统硬件方案,对系统硬件进行了设计:将板级设计分成了三部分,CCD传感器模块及驱动为第一部分,测温系统数据处理单元FPGA模块及数据采集和通信模块为第二部分,电源为第三部分,并做成了样板进行测试。在硬件模块设计的基础上,基于自上而下的设计理念,采用Verilog HDL设计整个硬件模块的底层驱动程序,并搭建了仿真平台,编写了测试文件对FPGA程序各个模块进行了仿真验证。3.对系统硬件进行了测试分析:硬件测试中系统稳定运行,FPGA按照预期输出结果,时序满足要求。系统数据总延迟仅为16.72ms,图像帧速率可以达到60fps。以太网传输带宽最高960Mbps,丢包率控制在0.13%左右,在带宽允许内,CCD图像分辨率为30万时,图像帧数率可以达到达到140fps;在保证CCD帧速率30fps时,图像分辨率可以达到140万。4.进行了CCD成像实验:对CCD残余暗电流噪声产生的灰度输出进行了测试,其中最大灰度输出为12,最大平均灰度输出仅为0.71;对成像非均匀性进行了实验分析,非均匀性指标约为4.32%。结果表明暗电流噪声和非均匀性指标较低,成像质量较好。
余文杰[9](2020)在《激光三角法测距系统的设计与研究》文中研究表明激光三角测距法作为一种非接触型的测距方法,使用率越来越高,具有精度高、测距实时性好、操作方便等优点。对激光三角法的测距原理进行研究后,设计了一种可以根据温度进行数据补偿的激光三角法测距系统,并对这个系统进行实验和数据分析。首先对激光测距理论进行了分析,将三角法测距理论作为重点研究对象,对激光三角法中的直射型和斜射型这两种测距法进行了对比。直射型激光三角法结构简单,对被测物表面没有太高要求,设计过程比较简便,调试过程也比较方便。最终选用直射型激光三角法作为整个系统的光学测距原理,并选择相关的参数对测距系统的光路进行设计。接着设计硬件电路系统和软件系统。整个硬件电路系统主要由DSP芯片模块、激光发射模块和图像采集模块、通信模块和测温模块组成,对这几个模块的主要芯片的型号进行选择,结合具体的芯片对DSP芯片模块、激光发射模块和图像采集模块、通信模块和测温模块进行电路设计。在软件系统设计方面。利用DSP的BOOT将程序引导到FLASH里面运行;通过比较不同的激光脉冲信号占空比的图像接收效果,确定最佳占空比;根据CMOS芯片和温度测量芯片的时序,设计数据接收程序和温度测量程序;设计模数转换程序与数据发送程序,最后设计上位机的交互界面。搭建试验平台调试软件,使各个模块按预期正常运作,CMOS输出信号可以被采集、存储、传输和显示。根据线阵CMOS数据采集模块所采集数据的噪声特点,比较了几种滤波平滑算法,最终确定对采集的数据用低通滤波和均值滤波的方法进行滤波处理。对几种质心求取方法也进行了对比,最终运用加权平方质心的细化算法求取质心。对系统进行了重复性实验。由于被测表面的不同特性和被测环境对测距系统有所影响,选取了被测物表面的颜色、粗糙度、倾斜角和被测环境中的温度进行了实验,并对数据进行分析,以高精度机台和滑台为基准,得出不同测量值的误差并结合被测表面和环境的影响因素进行误差分析并进行了数据补偿实验。最后提出整个系统存在的误差因素和改进方法。
吕文涛[10](2020)在《F-P光纤传感器光楔式解调系统研制》文中研究说明法珀光纤传感器(F-P光纤传感器)是利用光的干涉原理制成的一种光学传感器,因其具有高精度、非接触、小体积、分辨率高、不受电磁干扰等优势,在汽车产业、航天航空、医疗等领域取得了广泛应用。针对F-P光纤传感器的解调,本文根据非扫描相关解调原理设计了光楔式解调系统,该系统采用光纤准直器、鲍威尔棱镜、光楔的组合结构实现了F-P光纤传感器腔长的绝对测量。具体包括以下几个方面:首先,基于F-P光纤传感器的干涉原理,对干涉过程中光是如何作用的进行了分析。根据F-P光纤传感器的原理,对目前几种解调方案优缺点进行了分析和对比,同时根据目前的的研究现状,提出了本课题设计的解调方案:光楔式非扫描相关解调。根据确定的解调方案,推导了相应的数学模型。为了验证数学模型的的正确性和解调方案的可行性,选择了常用的高斯型光源对解调系统输出的相关干涉信号做了仿真实验,通过实验可以看出,仿真结果与预设的F-P光纤传感器腔长一致,以此验证了数学模型的正确性和该解调系统的可行性。然后,根据确定的解调方案,将整个解调系统划分为两个部分:光路部分和电路部分。在光路部分讨论了光源的选择、每个光学器件的选型、光学器件在选型时参数如何选择以及光路搭建等问题。在电路设计中包括电源、CCD驱动、FPGA、AD转换、串口传输五个电路模块。电源模块为整个电路提供各电路需要的电压,FPGA作为电路的核心控制器驱动CCD、AD转换、串口正常工作并完成信号处理,对电路中的每个芯片的参数都进行了说明,同时确定了芯片的具体型号。最后,根据确定的解调方案和选取的各元器件搭建了相应的实验平台。通过设计合理的相关干涉信号峰值算法,确定了峰值对应的像素点位置。再根据标准腔长的F-P光纤传感器对解调系统进行标定,得到F-P光纤传感器腔长与相关干涉信号峰值位置点之间的线性关系,实现F-P光纤传感器绝对腔长的解调。经过实验验证可以得出该系统在60-100μm腔长范围内测量误差不超过0.025%。
二、基于DSP的CCD驱动电路的设计(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于DSP的CCD驱动电路的设计(论文提纲范文)
(1)基于DSP增益可控的光刻机测高电路的设计研究(论文提纲范文)
0 引言 |
1 激光三角法高度测量 |
2 系统硬件构成 |
2.1 数字信号处理器DSP的选型 |
2.2 激光器及驱动芯片选型 |
2.3 线阵CCD选型 |
3 激光二极管功率控制原理及电路设计 |
3.1 数模转换电路DAC |
3.2 电压电流转换(U/I)电路 |
4 CCD信号控制原理及驱动电路 |
4.1 CCD驱动电路设计 |
4.2 CCD自动增益控制 |
5 高度测量系统在光刻中的应用 |
6 结论 |
(2)激光水平仪组模自动调校装备的研究与开发(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 激光水平仪组模自动调校装备国内外研发现状 |
1.3 激光水平仪组模自动调校装备研发目标 |
1.4 章节安排 |
第2章 激光水平仪组模自动调校装备研发的理论基础 |
2.1 线阵电荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)检测技术 |
2.2 运动控制理论基础 |
2.3 模糊PID控制原理 |
2.4 本章小结 |
第3章 激光水平仪组模自动调校装备的总体设计方案 |
3.1 总体设计方案 |
3.2 调校装备总体结构 |
3.3 自动调校工艺流程分析 |
3.4 激光水平仪组模检测系统组成模块 |
3.4.1 激光组模水平度、垂直度、正交度检测模块 |
3.4.2 检测数据采集与编码模块 |
3.5 调校平台三轴调校控制系统组成模块 |
3.5.1 三轴运动控制系统 |
3.5.2 调节平台三轴驱动模块 |
3.5.3 激光组模夹装旋转平台模块 |
3.5.4 激光组模限位螺丝微调进给模块 |
3.6 激光水平仪组模调校控制算法分析 |
3.6.1 直角坐标平台轨迹跟踪 |
3.6.2 CCD激光角度偏差的测算方法 |
3.6.3 模糊PID控制器设计 |
3.7 本章小结 |
第4章 激光水平仪组模CCD检测系统 |
4.1 激光水平仪组模检测CCD系统分析 |
4.2 检测数据采集与编码模块 |
4.3 本章小结 |
第5章 调校平台三轴运动调校控制系统 |
5.1 三轴运动控制伺服系统及编码器 |
5.2 三轴运动控制多轴运动控制器功能模块 |
5.2.1 DSP模块 |
5.2.2 PCI模块 |
5.2.3 DAC模块 |
5.2.4 I/O接口板 |
5.2.5 Power模块 |
5.3 激光组模三轴控制系统的输入输出寄存器配置及控制要求 |
5.4 本章小结 |
第6章 激光水平仪组模自动调校装备算法分析及程序设计 |
6.1 运动机构算法 |
6.1.1 加减速规划 |
6.1.2 关节空间轨迹规划 |
6.2 CCD检测阵列激光角度偏差的测量运算 |
6.3 模糊PID控制算法 |
6.4 控制系统软件整体架构 |
6.5 PLC输入输出寄存器地址分配表 |
6.6 本章小结 |
第7章 激光水平仪组模自动调校装备系统功能验证 |
7.1 观测二值化处理过程中CCD的输出信号 |
7.2 激光组模激光水平度、垂直度检测测试 |
7.3 激光水平仪组模水平度、垂直度调节测试 |
7.4 测试结论 |
7.5 本章小结 |
第8章 总结与展望 |
8.1 总结 |
8.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
附录一. 激光水平仪组模自动调校装备的研究模型实物图 |
附录二. 激光水平仪组模自动调校装备代码 |
附录三. verilog HDL语言描述,程序代码 |
附录四. 模糊规则库 |
附录五. 激光水平仪组模自动调校装备梯形图设计 |
致谢 |
(3)基于空间滤波效应的航空相机自动检调焦系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 航空相机自动检调焦技术研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 本文主要研究内容及章节安排 |
第2章 航空相机自动检调焦原理与图像评价函数 |
2.1 自动检调焦基本原理 |
2.2 航空相机离焦因素分析 |
2.2.1 成像距离变化对离焦的影响 |
2.2.2 温度变化对离焦的影响 |
2.2.3 大气压力变化对离焦的影响 |
2.3 图像处理检调焦方法 |
2.3.1 离焦深度法 |
2.3.2 对焦深度法 |
2.4 图像清晰度评价函数的特点与选取准则 |
2.5 常用图像清晰度评价函数算子 |
2.5.1 基于频域的评价函数算子 |
2.5.2 基于空域的评价函数算子 |
2.5.3 统计学评价函数算子 |
2.5.4 信息类评价函数算子 |
2.6 本章小结 |
第3章 空间滤波法自动检焦研究 |
3.1 空间滤波法原理 |
3.1.1 空间滤波测速 |
3.1.2 空间滤波效应 |
3.2 空间滤波效应在航空相机检焦中的应用 |
3.2.1 空间滤波信号检焦原理 |
3.2.2 空间滤波效应检焦具体实施方法 |
3.3 空间滤波器透射函数分析 |
3.4 不同窗口形状的滤波器功率谱及滤波特性分析 |
3.4.1 矩形透射函数的矩形空间滤波器 |
3.4.2 正弦透射函数的矩形空间滤波器 |
3.4.3 矩形透射函数的圆形空间滤波器 |
3.4.4 正弦透射函数的圆形空间滤波器 |
3.4.5 矩形透射函数的高斯空间滤波器 |
3.4.6 正弦透射函数的高斯空间滤波器 |
3.4.7 滤波特性及频谱分析 |
3.5 异相差分空间滤波法检焦 |
3.5.1 异相差分滤波法检焦具体实施方法 |
3.5.2 异相差分空间滤波器功率谱分析 |
3.6 空间滤波器的参数选择及验证 |
3.6.1 狭缝长度L |
3.6.2 空间周期p |
3.6.3 狭缝个数n |
3.6.4 透光矩形宽度w |
3.6.5 滤波器参数验证 |
3.7 本章小结 |
第4章 航空相机调焦窗口及聚焦策略研究 |
4.1 调焦窗口的选择 |
4.1.1 调焦窗口大小的选择 |
4.1.2 基于自适应遗传算法的调焦窗口选择 |
4.2 聚焦搜索策略 |
4.2.1 遍历搜索法 |
4.2.2 Fibonacci搜索法 |
4.2.3 聚焦模型法 |
4.2.4 爬山搜索法及其改进 |
4.3 基于改进的爬山法和聚焦模型的搜索方法 |
4.4 本章小结 |
第5章 空间滤波法检焦函数性能仿真分析 |
5.1 各类检焦函数的仿真结果及分析 |
5.2 对外成像实验 |
5.3 本章小结 |
第6章 自动调焦系统设计与实验验证 |
6.1 调焦系统总体设计方案 |
6.2 调焦系统硬件设计 |
6.2.1 图像的接收与评价函数的计算 |
6.2.2 调焦控制与电机驱动 |
6.2.3 电源的设计 |
6.2.4 DSP与FPGA的通讯接口 |
6.2.5 接地端的设计 |
6.3 调焦系统软件设计 |
6.3.1 聚焦搜索算法流程 |
6.3.2 系统的软件流程 |
6.4 调焦实验结果与分析 |
6.4.1 动态成像实验 |
6.4.2 实时性验证 |
6.5 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 全文工作总结 |
7.2 论文创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
致谢 |
(4)UV激光标印机振镜扫描系统及自动定位系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 国外激光标印机研究现状 |
1.2.2 国内激光标印机研究现状 |
1.2.3 振镜扫描系统研究现状 |
1.3 自动对焦及精准定位系统研究现状 |
1.3.1 自动对焦技术研究现状 |
1.3.2 精准定位技术研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 UV激光标印机基本原理及实现 |
2.1 激光标印机振镜扫描系统工作原理 |
2.1.1 二维振镜扫描系统标印的基本原理 |
2.1.2 UV激光标印的作用原理 |
2.2 激光标印机自动定位系统工作原理 |
2.2.1 自动对焦 |
2.2.2 飞行标印精准定位 |
2.3 主要部件选择 |
2.4 本章小结 |
第3章 激光标印机控制系统设计 |
3.1 控制系统总体设计 |
3.1.1 振镜扫描控制系统结构 |
3.1.2 控制系统硬件与接口转接 |
3.2 基于DSP的自动对焦控制系统设计 |
3.2.1 自动对焦工作流程 |
3.2.2 硬件结构设计 |
3.2.3 电路设计 |
3.3 基于FPGA的振镜扫描控制系统设计 |
3.3.1 精准定位工作流程 |
3.3.2 硬件结构设计 |
3.3.3 电路设计 |
3.4 FPGA与 DSP数据传输接口设计 |
3.5 本章小结 |
第4章 定位精度分析与误差校正 |
4.1 聚焦误差及校正 |
4.2 复合畸变误差 |
4.3 非线性误差及校正 |
4.4 系统误差及校正 |
4.5 飞行标印失真问题分析与校正 |
4.6 本章小结 |
第5章 扫描振镜控制系统仿真分析 |
5.1 基于Stribeck摩擦模型的振镜电机控制系统仿真分析 |
5.1.1 基于差分进化算法的模型摩擦参数辨识 |
5.1.2 控制系统建模与仿真 |
5.2 振镜电机多闭环控制系统设计与仿真分析 |
5.2.1 电流环设计与仿真 |
5.2.2 速度环设计与仿真 |
5.2.3 位置环设计与仿真 |
5.3 振镜电机伺服控制系统仿真分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 控制平台软件开发与实验分析 |
6.1 激光振镜扫描控制系统软件设计 |
6.1.1 标印控制卡的工作原理 |
6.1.2 串口通讯模块程序设计 |
6.1.3 振镜控制系统功能设计及实现 |
6.2 自动对焦控制系统软件设计 |
6.2.1 步进电机运动控制 |
6.2.2 光斑图像获取与处理 |
6.2.3 自动对焦运动控制软件 |
6.3 实验及结果 |
6.3.1 激光标印实验 |
6.3.2 线缆飞行标印实验 |
6.3.3 自动对焦实验 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 主要工作总结 |
7.2 创新点 |
7.3 研究与展望 |
参考文献 |
附录 A 基于摩擦模型振镜电机控制系统仿真程序 |
附录 B 振镜电机伺服控制系统仿真程序 |
附录 C 串口通讯模块程序 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
致谢 |
(5)基于线阵CCD与ARM的多波长计设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 波长测量方法概述 |
1.3 国内外发展现状 |
1.4 本文主要研究目的和主要内容 |
第2章 方案设计 |
2.1 迈克尔逊干涉仪原理 |
2.2 干涉光路设计 |
2.3 电路部分原理简介 |
2.4 电路模块分析 |
2.4.1 线性CCD模块特征分析 |
2.4.2 CCD传感器选型说明 |
2.4.3 STM32F407芯片功能分析 |
2.4.4 迪文串口触摸显示屏简介和使用 |
2.5 本章小结 |
第3章 电路设计 |
3.1 系统供电 |
3.2 CCD传感器信号转换电路 |
3.3 信号连接 |
3.4 本章小结 |
第4章 软件设计 |
4.1 程序驱动模块 |
4.1.1 Cortex TM-M4F内核 |
4.1.2 单片机模块 |
4.1.3 CCD驱动方法 |
4.1.4 串口显示屏驱动 |
4.1.5 FFT计算方法 |
4.2 程序结构 |
4.2.1 程序初始化 |
4.2.2 CCD传感器驱动程序 |
4.2.3 ADC数据存储 |
4.2.4 DSP程序计算处理 |
4.2.5 程序运算时间 |
4.3 本章小结 |
第5章 系统测试与数据分析 |
5.1 光路的搭建 |
5.2 测量数据分析 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士期间的科研成果 |
致谢 |
(6)基于DSP的非制冷红外成像技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
注释表 |
第1章 引言 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 论文内容与结构安排 |
第2章 非制冷红外成像系统的基本理论 |
2.1 红外辐射特性 |
2.1.1 红外辐射的基本特性 |
2.1.2 介质对红外辐射的影响 |
2.2 红外光学系统 |
2.3 非制冷红外焦平面阵列结构 |
2.4 影响红外成像质量的因素 |
2.4.1 输出的非均匀性 |
2.4.2 盲元 |
2.4.3 图像的对比度 |
2.5 本章小结 |
第3章 非制冷红外成像系统的架构设计 |
3.1 系统方案 |
3.1.1 系统设计需求 |
3.1.2 系统指标 |
3.1.3 总体架构设计 |
3.2 核心模块设计 |
3.2.1 CPLD采集模块 |
3.2.2 DSP主芯片模块 |
3.2.3 电源模块 |
3.2.4 扩展模块 |
3.2.5 存储模块 |
3.3 本章小结 |
第4章 红外图像预处理技术 |
4.1 人眼的视觉特性研究 |
4.2 传统非均匀性校正算法研究 |
4.2.1 两点校正算法 |
4.2.2 多点校正算法 |
4.3 基于人眼视觉特性的多点压缩校正算法 |
4.4 实验结果与分析 |
4.4.1 算法的非均匀性及图形效果 |
4.4.2 算法运行时间 |
4.5 本章小结 |
第5章 红外成像系统测试与分析 |
5.1 非制冷系统测试的需求分析 |
5.1.1 系统硬件平台的需求 |
5.1.2 系统软件平台的需求 |
5.2 非制冷成像系统的搭建 |
5.2.1 硬件平台的搭建 |
5.2.2 软件平台的搭建 |
5.3 图像处理算法的实现 |
5.3.1 非均匀性校正算法 |
5.3.2 伪彩映射算法 |
5.4 系统的成像效果与分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 主要工作总结 |
6.2 后续研究工作 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果 |
(7)静止轨道摆扫成像系统设计及技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 成像光谱仪介绍 |
1.2.1 差分吸收光谱技术 |
1.2.2 成像光谱仪工作原理 |
1.2.3 静止轨道成像光谱仪介绍 |
1.3 研究现状 |
1.3.1 国外静止轨道大气监测项目 |
1.3.2 摆扫驱动系统发展 |
1.4 研究意义与内容 |
第2章 摆扫驱动系统设计 |
2.1 摆扫驱动系统指标分析 |
2.2 摆扫驱动系统组件分析与选择 |
2.2.1 驱动组件分析 |
2.2.2 组件选择与驱动机构构成 |
2.2.3 步进电机原理分析 |
2.3 摆扫控制电路设计 |
2.3.1 电路整体设计 |
2.3.2 FPGA控制模块 |
2.3.3 通信模块 |
2.3.4 功率驱动模块 |
第3章 高精度摆扫控制方式研究 |
3.1 静态力矩分析与指向控制 |
3.1.1 静态力矩分析与实验 |
3.1.2 驱动芯片带电保持温升实验 |
3.2 转动力矩分析与转动控制 |
3.2.1 空间转动力矩计算 |
3.2.2 转动占空比设置 |
3.3 摆扫机构工作方式 |
3.3.1 步进角区间精度分析 |
3.3.2 摆扫机构控制方式及实验 |
3.3.3 异常状态解决方式 |
第4章 CCD成像电路与触发式时序设计 |
4.1 CCD成像系统设计 |
4.1.1 CCD探测器原理与选型 |
4.1.2 CCD成像电路设计 |
4.1.3 FPGA逻辑功能 |
4.2 触发式成像时序设计 |
4.3 时序仿真与成像电路测试 |
第5章 摆扫成像综合控制方式研究 |
5.1 摆扫成像参数分析与设置 |
5.2 摆扫成像配合方式研究 |
5.3 摆扫成像控制系统设计与实验 |
第6章 总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(8)基于FPGA的CCD高温计硬件系统设计(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 课题研究内容及目标 |
第二章 基于CCD和 FPGA的测温系统原理 |
2.1 辐射测温基本理论 |
2.2 CCD传感器原理简介 |
2.3 CCD高温计测温模型 |
2.4 基于FPGA的 CCD高温计系统 |
2.4.1 FPGA技术简介 |
2.4.2 基于FPGA的 CCD高温计系统组成 |
2.5 本章小结 |
第三章 测温系统硬件设计 |
3.1 测温系统硬件结构 |
3.2 CCD驱动电路设计 |
3.2.1 CCD选型 |
3.2.2 CCD驱动方案设计 |
3.2.3 CCD驱动电路 |
3.3 FPGA及外围电路设计 |
3.3.1 FPGA选型 |
3.3.2 FPGA配置电路 |
3.3.3 外部缓存电路 |
3.3.4 传输电路设计 |
3.4 电源设计方案 |
3.5 PCB设计 |
3.5.1 电路板布局规划 |
3.5.2 层叠与布线 |
3.6 本章小结 |
第四章 AD9923A寄存器参数研究 |
4.1 AD9923A驱动CCD原理 |
4.2 AD9923A配置ICX424AL寄存器参数 |
4.3 本章小结 |
第五章 系统程序设计与仿真 |
5.1 FPGA程序开发环境 |
5.1.1 Verilog语言介绍 |
5.1.2 Quartus Prime软件及开发流程 |
5.2 FPGA程序设计 |
5.2.1 时钟模块程序设计 |
5.2.2 驱动配置程序设计 |
5.2.3 数据采集程序设计 |
5.2.4 缓存与处理程序设计 |
5.2.5 以太网发送程序设计 |
5.3 本章小结 |
第六章 实验与分析 |
6.1 系统硬件测试 |
6.1.1 硬件电路测试 |
6.1.2 Signal TapⅡ采样测试 |
6.1.3 系统数据延迟分析 |
6.1.4 系统性能可提升性分析 |
6.2 CCD成像质量分析 |
6.2.1 暗电流噪声测试 |
6.2.2 成像非均匀性实验 |
6.3 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
(9)激光三角法测距系统的设计与研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源及课题研究的背景意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本课题主要研究内容 |
1.4 本章小结 |
第二章 激光三角法基本原理与设计 |
2.1 激光测距理论 |
2.2 激光三角法测距 |
2.2.1 直射型激光三角法 |
2.2.2 斜射型激光三角法 |
2.2.3 两种激光三角法对比 |
2.3 沙姆定律 |
2.4 光路设计与主要参数的选择 |
2.5 本章小结 |
第三章 激光测距系统硬件电路设计 |
3.1 测量系统结构 |
3.2 DSP选型与配置 |
3.2.1 DSP选型 |
3.2.2 DSP时钟配置 |
3.3 激光发射模块 |
3.3.1 半导体激光器选型 |
3.3.2 半导体激光器原理 |
3.3.3 半导体激光器驱动电路 |
3.4 图像采集模块 |
3.4.1 线阵CMOS选型 |
3.4.2 线阵CMOS感光原理 |
3.4.3 线阵CMOS驱动电路 |
3.4.4 模数转换预处理电路 |
3.5 通信模块电路设计 |
3.6 测温模块 |
3.6.1 测温芯片的工作范围 |
3.6.2 测温芯片的选型和驱动电路设计 |
3.7 本章小结 |
第四章 激光测距系统软件设计 |
4.1 DSP的 BOOT引导 |
4.2 半导体激光器驱动程序设计 |
4.3 线阵CMOS驱动程序设计 |
4.4 模数转换程序设计 |
4.5 数据串口发送程序设计 |
4.6 上位机界面程序设计 |
4.7 测温程序设计 |
4.8 程序调试 |
4.9 本章小结 |
第五章 图像处理与实验分析 |
5.1 图像滤波 |
5.1.1 图像噪声 |
5.1.2 中值滤波 |
5.1.3 均值滤波 |
5.1.4 最小二乘法滤波 |
5.1.5 傅里叶变换滤波 |
5.1.6 滤波方法比较 |
5.2 像素细分 |
5.2.1 二值化法 |
5.2.2 二次拟合法 |
5.2.3 高斯拟合法 |
5.2.4 平方加权质心法 |
5.2.5 像素细分算法对比 |
5.3 重复性测试 |
5.4 被测物表面粗糙度对测量误差的影响 |
5.5 被测物表面倾斜角对测量误差的影响 |
5.6 被测物表面颜色对测量误差的影响 |
5.7 环境温度对测量误差的影响 |
5.8 测距系统误差分析 |
5.8.1 光学部分对误差的影响 |
5.8.2 图像处理对误差影响 |
5.8.3 被测物表面特性对误差的影响 |
5.8.4 测量环境对误差的影响 |
5.9 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
(10)F-P光纤传感器光楔式解调系统研制(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 解调技术发展现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 本文研究的主要内容及章节安排 |
2 F-P光纤传感器干涉原理和解调方案 |
2.1 F-P光纤传感器的干涉原理 |
2.2 F-P光纤传感器解调方案的研究 |
2.2.1 强度解调法 |
2.2.2 相位解调法 |
2.3 光楔式非扫描相关解调系统的原理 |
2.3.1 相关干涉信号分析 |
2.3.2 相关干涉信号仿真实验 |
2.4 本章小结 |
3 F-P光纤传感器光楔式解调系统光路搭建 |
3.1 光源的选型 |
3.2 电荷耦合器的选型 |
3.3 相关模块的设计 |
3.3.1 光纤准直器和透镜的优化 |
3.3.2 光楔设计 |
3.4 光路整体装置 |
3.5 本章小结 |
4 F-P光纤传感器光楔式解调系统电路设计 |
4.1 电源模块 |
4.2 FPGA最小系统电路设计模块 |
4.3 CCD驱动电路设计 |
4.4 AD转换电路设计 |
4.5 串口通信电路设计 |
4.6 整体电路设计 |
4.7 本章小结 |
5 相关干涉信号的处理算法和解调系统实验验证 |
5.1 相关干涉信号的处理算法 |
5.2 解调系统实验验证 |
5.2.1 信号处理算法验证 |
5.2.2 标定解调系统 |
5.3 本章小结 |
6 结论及展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
致谢 |
四、基于DSP的CCD驱动电路的设计(论文参考文献)
- [1]基于DSP增益可控的光刻机测高电路的设计研究[J]. 赵英伟,郝晓亮,张文雅,马培圣,文黎波. 电子技术应用, 2021(08)
- [2]激光水平仪组模自动调校装备的研究与开发[D]. 刘天颖. 扬州大学, 2021(08)
- [3]基于空间滤波效应的航空相机自动检调焦系统研究[D]. 康琦. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(11)
- [4]UV激光标印机振镜扫描系统及自动定位系统研究[D]. 杜笑滢. 长春理工大学, 2021
- [5]基于线阵CCD与ARM的多波长计设计[D]. 徐超. 北京工业大学, 2020(06)
- [6]基于DSP的非制冷红外成像技术研究[D]. 易伟男. 重庆邮电大学, 2020(02)
- [7]静止轨道摆扫成像系统设计及技术研究[D]. 鲁月林. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]基于FPGA的CCD高温计硬件系统设计[D]. 王乐. 合肥工业大学, 2020(02)
- [9]激光三角法测距系统的设计与研究[D]. 余文杰. 广东工业大学, 2020(06)
- [10]F-P光纤传感器光楔式解调系统研制[D]. 吕文涛. 西安工业大学, 2020(04)