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基于DSP的二维准直系统的研究
作 者: 佟姗
导 师: 张琢
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 仪器科学与技术
关键词: 自准直仪 线阵CCD DSP
分类号: TH741.14
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 52次
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内容摘要
自准直仪是利用光学自准直原理,用于小角度测量或可转换为小角度测量的一种常用计量测试仪器,被广泛的应用于机械制造、造船、航空航天、计量测试、科学研究等领域,特别是在精密、超精密定位方面,更有不可替代的作用。针对目前国内的高精度自准直仪多为一维测量且测量范围小,智能化程度低,不便于携带至某些特定的工作现场进行测量的问题,本课题对高精度,大量程,便携式的光电自准直仪进行了研究。设计了采用双线阵CCD作为光电探测器,利用DSP芯片对数据进行采集和后期处理的光电自准直系统。研究工作主要包括:仪器的光学系统、硬件电路、软件系统的设计、调试及实验验证。硬件电路部分采用CPLD实现双线阵CCD同步驱动,并且设计了CCD输出信号的调理电路和基于DSP的双通道高速采集电路,通过实验实现了利用DSP芯片对数据进行高速采集的便携式系统。软件设计中,对线阵CCD上成像位置提取的算法进行了研究,选择了重心法对采到的信号进行中心提取的处理方法,保证了系统实现亚像素细分高精度测量。通过实验,系统实现了大范围二维自准直角度变化测量,为制造一种高精度、大测量范围、便携式的自准直仪,进行了理论上的验证。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第1章 绪论 8-15 1.1 研究的目的和意义 8-9 1.2 光电自准直仪的发展趋势 9 1.3 国内外研究现状分析 9-13 1.3.1 国际研究动态 9-11 1.3.2 国内研究动态 11-13 1.4 课题主要研究内容 13-15 第2章 基于DSP 的二维准直系统设计方案 15-24 2.1 自准直原理 15-16 2.2 系统总体方案设计 16-18 2.2.1 光路设计方案 17-18 2.2.2 CCD 驱动调理电路设计 18 2.2.3 基于DSP 信号采集处理电路设计 18 2.3 图像定位算法的研究 18-23 2.3.1 最大值保持法 19 2.3.2 二值化法 19-21 2.3.3 傅立叶变换法 21 2.3.4 重心法 21-23 2.4 本章小结 23-24 第3章 光学系统结构设计 24-34 3.1 光源 24 3.2 光电探测器 24-26 3.3 分划板 26-30 3.3.1 字母型分划板 26-29 3.3.2 十字分划板 29-30 3.4 物镜 30-31 3.5 分光棱镜 31-33 3.6 本章小结 33-34 第4章 CCD 驱动电路 34-46 4.1 CCD 时序分析及驱动电路 34-43 4.1.1 TCD1501D 的特性 34-35 4.1.2 CCD 时序分析 35-38 4.1.3 CCD 时序电路 38-42 4.1.4 自动增益调节 42-43 4.2 CCD 输出信号调理电路 43-45 4.3 本章小结 45-46 第5章 DSP 信号采集处理系统 46-58 5.1 TMS320C6713 数字信号处理器介绍 46-50 5.1.1 EDMA 控制器 47-49 5.1.2 外部存储器接口EMIF 49 5.1.3 电源电路 49-50 5.1.4 时钟和PLL 设置 50 5.2 采集处理系统硬件电路 50-55 5.2.1 DSP 与A/D 接口电路 51-54 5.2.2 DSP 与FLASH 的接口电路 54-55 5.2.3 EDMA 数据采集 55 5.3 软件设计 55-57 5.4 本章小结 57-58 第6章 系统调试及结果分析 58-67 6.1 测试系统的实验验证 58-59 6.2 双线阵CCD 驱动电路调试 59-61 6.3 双通道采集处理电路的调试 61-64 6.4 系统重复性测试 64-65 6.5 高速采集电路的性能评价 65-66 6.6 采集系统的转换精度 66 6.7 本章小结 66-67 结论 67-68 参考文献 68-72 致谢 72
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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器 > 光学计量仪器 > 测长仪器 > 准直仪和自准直仪
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