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基于光折射原理和CCD图像的石英管壁厚测量系统研究

作　者: 陈正华
导　师: 戴士杰
学　校: 河北工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 石英管 CCD ILX508 光折射 光电检测 非接触式测量
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


石英管主要用于光纤光缆外皮管，其内、外径以及壁厚等参数直接影响光纤光缆质量的好坏。传统的对石英管的参数测量主要方法是利用游标卡尺或千分尺的人工手工测量，这种测量方法测量精度低、效率慢、测量参数少，受工人的主观因素影响大，而且接触式的测量方法还会给石英管造成划痕。为了能够满足现代化生产具有柔性、非接触性、高速度、高精度的检测技术要求，本文提出了一种基于光折射原理，利用CCD为主要传感器件采集石英管的图像信息，从而得到石英管参数信息的光电测量方法，其属于非接触式测量的一种。文章对折射法测量石英管壁厚等参数的光学原理进行详细推导，着重研究了CCD图像传感器的选型、时序驱动脉冲以及CCD输出信号的处理。通过对比多种CCD器件最终选择索尼公司的线阵ILX508作为图像传感器，利用CPLD技术通过VHDL语言编程在ALTERA的EPM240T100C5N开发板上实现ILX508时序驱动脉冲的电路设计，程序的编写、编译以及下载在QUARTUSⅡ软件上开发完成。针对CCD输出电压信号的特点设计放大、滤波、二值化以及A/D转换电路，并利用STC89C52的外部扩展存储器存储数据，最后在LabVIEW编写的具有数据的提取、处理、以及生成曲线图功能的上位机软件对采集到的信号数据进行处理，该软件能够直观地呈现出易于接受的图形化界面，便于进行分析。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-20
  §1-1 课题研究背景  9-10
  §1-2 石英管检测技术  10-12
  §1-3 相关知识  12-18
    1-3-1 CCD图像传感器  12-14
    1-3-2 光电检测技术  14-17
    1-3-3 CPLD技术  17
    1-3-4 VHDL语言  17-18
    1-3-5 QUARTUSⅡ  18
  §1-4 研究主要内容及意义  18-20
第二章 总体方案及光学系统研究  20-29
  §2-1 系统的总体方案  20-21
  §2-2 光学几何原理  21-25
  §2-3 光学系统  25-28
    2-3-1 光源  25-26
    2-3-2 平行光  26-27
    2-3-3 光学器件的位置关系  27-28
  §2-4 本章小结  28-29
第三章 CCD器件的选择及其驱动电路的研究  29-39
  §3-1 CCD图像传感器的选择  29-32
    3-1-1 索尼ILX508 传感器  29-32
  §3-2 ILX508 线阵传感器的驱动电路设计  32-36
    3-2-1 EPM240T100C5N核心板开发板  32-33
    3-2-2 ILX508 驱动时序  33-34
    3-2-3 QUARTUSⅡ编程及仿真  34-36
    3-2-4 电压转换器件  36
  §3-3 ILX508 图像传感器的输出信号  36-37
  §3-4 本章小结  37-39
第四章 CCD输出信号处理电路的研究  39-52
  §4-1 信号处理的总体方案  39-40
  §4-2 放大滤波  40-43
    4-2-1 放大器  40
    4-2-2 滤波器的器件选择  40-41
    4-2-3 切比雪夫二阶低通滤波器  41-43
  §4-3 二值化处理  43-44
  §4-4 A/D转换  44-46
    4-4-1 ADC080436  44-46
  §4-5 信号数据的存储  46-49
    4-5-1 CY6264SRAM外部数据存储芯片  46-47
    4-5-2 STC89C52 扩展的外部数据存储器  47-49
  §4-6 CCD信号处理电路的实验  49-51
  §4-7 本章小结  51-52
第五章 实验结果与分析  52-57
  §5-1 上位机软件设计  52-54
    5-1-1 LabVIEW软件  52
    5-1-2 上位机软件设计  52-54
  §5-2 数据采集与误差分析  54-57
    5-2-1 数据采集  54-55
    5-2-2 误差分析  55-57
第六章 结论与展望  57-59
  §6-1 论文工作总结  57
  §6-2 展望  57-59
参考文献  59-62
致谢  62-63
攻读学位期间所取得的相关科研成果  63

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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