学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于LD-CCD的玻璃厚度检测技术的研究

作　者: 丛赫曦
导　师: 王玉田
学　校: 燕山大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 玻璃测厚非接触式测量线阵CCD FPGA QuartusⅡ 驱动
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 46次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

我国浮法玻璃产量虽然位居世界首位,但是产品质量与发达国家相比还有较大差距。目前用于汽车、制镜等高质量玻璃还需要进口国外的技术。尤其是玻璃厚度检测,仍处在人工接触式测量阶段。因此有必要自主研发国产的在线热端厚度检测设备。本文就系统中的几个关键问题展开了研究。应用CCD进行在线厚度检测可以实现高精度、非接触和在线实时检测,尤其对微小厚度变化量具有很强的优势。本文应用光在玻璃上下表面的二次反射、折射法测厚原理,采用半导体激光器作为光源,线阵CCD作为图像传感器,并对线阵CCD的驱动时序电路、视频处理电路进行了设计。最后研究了厚度图像中心提取的算法,有效地消除了噪声,并精确地提取了光斑中心点,从而得到了玻璃厚度值。FPGA是当今电子系统设计的前沿。本文采用FPGA设计调试CCD驱动时序电路,缩小了驱动电路的体积,使设计周期缩短,并可以随时修改设计,提高了电路设计的灵活性。FPGA设计采用了Quartus II仿真软件进行VHDL语言编程、调试、仿真及器件编程。前置放大电路完成了对CCD输出信号的捕捉,CDS电路完成了对CCD输出图像信号的采用取样保持,浮动阈值二值化电路输出方波电压,再经过A/D转换器,把数据送入计算机进行一步的处理。在图像处理部分,首先对图像进行小波去噪并对图像进行二值化处理,再利用区域坐标加和取平均值的方法确定光斑中心点。对CCD驱动电路的仿真实验证明,电路能够很好的驱动CCD,输出稳定可靠的电信号。理论分析及实验表明,本文所采用的非接触测厚方法是可行的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 玻璃生产的发展与现状分析  10-11
  1.2 我国浮法玻璃行业产品质量状况分析  11-13
  1.3 玻璃厚度检测设备现状  13-15
  1.4 研究目的及意义  15
  1.5 本文主要研究内容  15-17
第2章高温玻璃测厚机理  17-35
  2.1 引言  17
  2.2 玻璃厚度测量的几何光学机理  17-20
    2.2.1 光学三角法测量原理  17-19
    2.2.2 二次反射、折射法测厚原理  19-20
  2.3 系统总体设计方案  20-24
    2.3.1 光源  20-22
    2.3.2 线阵CCD 的选择  22-23
    2.3.3 检测探头设计  23
    2.3.4 系统设计指标  23-24
  2.4 CCD 的基本工作原理  24-32
    2.4.1 CCD 概述  24
    2.4.2 电荷存储  24-26
    2.4.3 电荷耦合  26-27
    2.4.4 电荷的注入和检测  27-30
    2.4.5 CCD 的基本特性参数  30-32
  2.5 CCD 照度匹配与光源光强控制  32-34
  2.6 分辨率与放大倍数  34
  2.7 本章小结  34-35
第3章 CCD 驱动及视频电路的设计  35-53
  3.1 不同驱动设计方法的比较  35
  3.2 FPGA 及设计软件简介  35-39
    3.2.1 FPGA 技术简介  35-38
    3.2.2 Quartus Ⅱ 的设计流程  38-39
  3.3 CCD 驱动时序设计与仿真  39-45
    3.3.1 VHDL 语言简介  39-40
    3.3.2 TCD1501C 工作参数的设计  40
    3.3.3 CCD 驱动时序的系统仿真  40-45
  3.4 CCD 视频信号处理电路的设计  45-52
    3.4.1 前置放大电路  47-48
    3.4.2 视频放大电路  48-49
    3.4.3 CDS 电路  49-50
    3.4.4 二值化处理电路  50-52
  3.5 本章小结  52-53
第4章玻璃厚度图像处理算法的研究  53-65
  4.1 玻璃厚度检测图像特点  53-54
  4.2 数据处理流程  54
  4.3 小波去噪  54-56
    4.3.1 CCD 噪声的小波变换域特性  54-55
    4.3.2 多方向一维小波去噪  55-56
  4.4 阈值处理  56-60
    4.4.1 阈值选择的几种方法  56-58
    4.4.2 阈值处理  58-60
  4.5 区域标定  60-63
    4.5.1 图像的收缩与膨胀  60-62
    4.5.2 光斑区域形状的优化  62
    4.5.3 区域标定  62-63
  4.6 中心提取算法  63-64
  4.7 本章小结  64-65
第5章实验及误差分析  65-70
  5.1 标定实验  65-66
  5.2 玻璃厚度测量实验  66-67
  5.3 误差分析  67-69
    5.3.1 误差分类  67-68
    5.3.2 误差的来源  68-69
  5.4 本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  75-76
致谢  76-77
作者简介  77

基于LD-CCD的玻璃厚度检测技术的研究

内容摘要

全文目录

相似论文