基于线阵图像传感器的实时检测系统的研究

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CCD检测系统由CCD传感器、光学成像系统、数据采集和处理系统构成,具有测量精度高、速度快、应用方便灵活等特点,是现有机械式、光学式、电磁式测量仪器所无法比拟的。因此,在工业领域中被广泛应用于尺寸测量、形变测量、机械磨损度测量、三维表面测量和高温测量等方面。本文以线阵CCD为系统图像传感器,采用CPLD技术、USB总线接口技术和Visual C++6.0编程平台设计了基于线阵图像传感器的实时在线检测系统。论文主要在以下几个方面做了工作:(1)分析线阵图像传感器TCD2252D的驱动脉冲时序,采用Altera公司的CPLD作为设计平台,在MAX+PLUSⅡ开发环境下,使用原理图输入和文本输入的混合设计方式,实现对TCD2252D的驱动。该驱动电路硬件电路简单,具有驱动频率和积分时间可调的功能,可以通过在线修改程序方便的修改所产生的驱动脉冲。(2)根据CCD输出信号的特点,提出了由输入级、放大级和输出级三级放大电路组成的信号处理电路,有效的减小了线阵CCD输出信号所含噪声,解决了输出信号幅值较小、负极性的问题。(3)构建由模数转换芯片、数据缓存芯片、USB接口芯片和单片机组成的基于USB的高速数据采集系统。该系统最高采样频率可达20MSPS,采样精度8位,完全能够满足CCD输出视频信号高速实时采集的需要。(4)介绍WDM驱动程序模式的基本概念、分类和组成,给出基本例程的部分程序代码。采用Visual C++6.0开发平台编写实时图像采集软件,该软件可以将数据采集系统通过USB接口发送来的数据读出并还原为波形,同时通过软件二值化法计算得到被测物体线径值。(5)分析检测系统的检测结果,证明该检测系统具有较高的检测精度。针对结果中出现的误差,给出了产生误差的可能原因并提出了相应的解决办法。本系统具有检测精度高、操作简单、可靠性高和价格低等优点,能够在监视CCD输出波形变化的同时实现对被测物体的检测。
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