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线型光源平直度仪控制系统的设计与实现

作　者: 匡平
导　师: 赖康生
学　校: 大连理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 平直度半导体激光器场信号同步恒温控制
分类号: TG83
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
引　用: 1次
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内容摘要

轧钢钢板的平直度作为衡量其质量的重要指标之一,对其进行在线检测及监控对控制轧钢的质量是很有必要的。利用激光和CCD摄像头的测量及控制手段,由于其天然的非接触、高精度、高稳定性等特点,理应在工业生产中被广泛应用。论文从线型激光测量钢板平直度的基本原理出发,设计并实现了包括激光光学系统、半导体激光器驱动、激光器温度控制、图像同步模块等在内的下位机硬件及软件。利用MSP430F149作为系统的控制核心,采集CCD摄像头的图像信号,分离出视频图像的场信号,控制驱动激光器的恒流源部分,使激光器工作在脉冲模式,并与CCD采集到的视频图像的场信号同步,保证CCD拍摄每帧图像时激光器均处于发光状态。恒温控制电路是由TEC(半导体制热制冷器),NTC(负温度系数热敏电阻)组成的闭环反馈,以保证激光器工作在正常的温度范围内。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-9
1 绪论  9-15
  1.1 平直度的基本概念  9-10
    1.1.1 压延率  9-10
    1.1.2 陡度  10
  1.2 国内外平直度检测设备现状  10-13
  1.3 本文的主要工作  13-15
2 线光源激光三角法原理及光学系统  15-28
  2.1 线光源激光三角法测量平直度  15-19
    2.1.1 线光源激光三角法原理  15-16
    2.1.2 摄像头倾角与纤维长度之间的关系  16-19
  2.2 系统的光路构成  19-20
  2.3 非线型光源的线型光源扩束  20-25
    2.3.1 线型激光源对测量的影响  20-21
    2.3.2 点光源的线型扩束光路设计  21-25
  2.4 半导体激光器  25-27
    2.4.1 半导体激光器的优点  25-26
    2.4.2 系统对半导体激光器的性能要求  26
    2.4.3 半导体激光器的选择  26-27
  2.5 小结  27-28
3 驱动电路的硬件设计  28-44
  3.1 MSP430F149单片机  28-29
  3.2 区动系统的硬件结构  29-30
  3.3 电源模块的设计  30-33
    3.3.1 贴片式开关电源电路  31-32
    3.3.2 单片机系统供电电路  32-33
  3.4 视频同步模块电路  33-34
  3.5 激光器驱动模块  34-37
  3.6 激光器控制模块  37-39
  3.7 激光器温控模块  39-41
    3.7.1 半导体制冷器(TEC)概述  39
    3.7.2 负温度系数热敏电阻(NTC)  39-40
    3.7.3 温度控制电路  40-41
  3.8 通信模块  41-42
  3.9 CPU处理模块  42-44
4 驱动系统的软件设计  44-52
  4.1 定时器模块  44-46
  4.2 写SN74HC595模块  46-49
  4.3 通信模块  49-52
5 控制系统调试  52-58
  5.1 系统硬件  52-54
    5.1.1 系统的PCB图  52-53
    5.1.2 控制系统实物图  53-54
  5.2 系统调试  54-58
    5.2.1 调试系统的搭建  54
    5.2.2 线型光源  54-55
    5.2.3 激光器与视频场信号的同步驱动  55-58
结论  58-59
参考文献  59-61
附录A 主程序  61-64
附录B 系统调试图  64-66
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  66-67
致谢  67-68

线型光源平直度仪控制系统的设计与实现

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