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基于PSD和CCD的激光尺寸检测系统设计

作　者: 邢冲
导　师: 徐熙平
学　校: 长春理工大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 尺寸检测 PSD 激光测距 CCD 图像采集
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
引　用: 0次
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内容摘要

随着现代科学技术的提高、复杂的自动控制系统以及信息处理与技术的日趋完善。激光检测技术作为一门研究光与物质之间相互作用而发展起来的新兴学科,已成为现代信息科学一个极其重要的组成部分。在本文中对基于PSD的测距系统进行了深入的研究,分析了位移量与各参数之间的关系以及PSD与光轴夹角的关系。根据实验系统的具体需求,我们选用日本滨松公司的S3932型PSD作为测距传感器,并对PSD的信号处理电路以及前置放大电路的具体设计进行了分析。通过加设高通滤波器以消除噪声和杂散光。最后选择使用PCL-812PG型高精度数据采集卡对所测得的实验信号进行采集。对于本文所要研究的CCD图像处理部分,由于选择不一样类型的CCD芯片所导致的分析原理和特性会不同,所以分析了面阵CCD驱动时序的基本设计需求。同样,基于分析器的基本原理。本文对于芯片的选择上,选取了ICX098BQ芯片,以VHDL语言为基本时序驱动进行编程。最后,系统的整体实验中,对系统的稳定性、系统的精度以及外界因素对系统的影响进行了讨论,通过实验数据对产生误差的原因进行了探讨。对全文的主要工作进行了总结,并对以后的研究工作做了展望。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 国内外发展现状及发展趋势  9-11
    1.1.1 PSD 激光测距仪的发展和研究现状  9-10
    1.1.2 CCD图像传感器的发展现状  10-11
  1.2 问题的提出  11-12
  1.3 课题研究的目的和意义  12
  1.4 本文主要工作及创新  12-14
第二章总体方案设计  14-20
  2.1 测量系统基本原理  14-17
    2.1.1 目标垂直尺寸测量  15
    2.1.2 目标倾斜尺寸测量  15-17
  2.2 测量系统总体框架组成  17-20
第三章 PSD测距基本原理及电路设计  20-33
  3.1 PSD的基本原理及特性  20-22
  3.2 PSD在三角法测距中的应用  22-25
    3.2.1 位移量与各参数之间的关系  23-24
    3.2.2 PSD与光轴夹角的关系  24-25
  3.3 PSD元器件的选择  25-27
  3.4 PSD信号处理电路设计  27-31
    3.4.1 PSD信号处理基本电路  27-28
    3.4.2 前置放大电路的设计  28-31
  3.5 测量系统的数据采集  31-33
第四章 CCD图像采集系统的设计  33-46
  4.1 CCD的工作原理及相关介绍  33-35
  4.2 系统硬件设计方案  35-40
    4.2.1 系统方案设计  35-36
    4.2.2 驱动模块电路设计  36-38
    4.2.3 驱动时序设计  38-40
  4.3 图像的预处理  40-46
第五章系统调测结果及分析  46-54
  5.1 PSD测距系统实验  46-47
  5.2 测距系统精度的分析  47-50
    5.2.1 激光器光功率  47-49
    5.2.2 接受物镜孔径  49
    5.2.3 目标颜色  49-50
  5.3 CCD图像采集系统的调测及实验结果  50-54
    5.3.1 信号完整性的分析  50-51
    5.3.2 时序发生电路测试  51-52
    5.3.3 系统总体调试  52-54
第六章总结与展望  54-56
  6.1 全文总结  54
  6.2 展望  54-56
致谢  56-57
参考文献  57-59

基于PSD和CCD的激光尺寸检测系统设计

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