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基于DSP的三维测头数据采集处理系统的研制

作　者: 张继永
导　师: 唐文彦
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 三维扫描测头 数据采集 DSP USB
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 1次
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内容摘要


CNC齿轮测量中心具有测量范围广、分辨率高、效率高等特点,近年来在齿轮测量领域得到了广泛的应用。随着现代工业对齿轮测量的速度要求越来越高,原有的数据采集卡已经不能满足采样速度的要求,而且之前的信号采集电路是基于ISA总线的,测量中心急需开发一个高速的基于更先进接口技术的信号采集系统。本文论述了三维扫描测头的工作原理,分析了数据采集系统的研究与发展现状,在此基础上设计并研制了基于DSP的三维测头数据采集处理系统,主要的工作包括以下几方面:(1)根据三维测头的输出信号的具体特点,设计并研制了数据采集系统的硬件电路,具体包括了信号调理电路、数据采集电路和USB接口电路。信号调理电路主要是对信号进行隔离、滤波;数据采集处理模块以DSP为核心,包括了A/D转换电路、DSP的存储扩展、电源和复位电路设计、仿真口电路设计等;最后是通过设计USB接口电路将数据传到上位机。(2)为了实现数据采集系统的功能,开发了DSP程序、USB系统驱动程序和应用程序3个软件模块。其中DSP程序包括控制USB通信的固件程序和数据采集处理程序,用Numega公司的开发工具DriverStudio开发的USB设备驱动程序为USB设备和PC机进行通信提供保证,用VC++开发的上位机应用程序则是用户通过计算机与系统交互的接口。(3)针对数据采集处理系统的性能进行了稳定性、线性等实验。实验结果证明系统可以实现USB数据传输,工作稳定可靠,测量精度在1μm以内,满足了之前的设计要求,目前已经运用于CNC齿轮测量中心的使用中。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题背景  8
  1.2 课题研究的目的和意义  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-12
    1.3.1 扫描式测头应用现状  9-11
    1.3.2 数据采集系统研究现状  11-12
  1.4 课题主要研究内容  12-14
第2章 系统工作原理及总体方案  14-22
  2.1 三维测头的工作原理及技术参数  14-16
    2.1.1 三维扫描测头机械结构原理  14-15
    2.1.2 电感传感器测量原理  15
    2.1.3 三维扫描测头型号选择及技术参数  15-16
  2.2 数据采集处理系统实现方案  16-18
    2.2.1 三维测头信号调理模块  17
    2.2.2 数据采集模块  17-18
  2.3 接口方案的选择  18-19
  2.4 软件系统结构  19-21
    2.4.1 DSP程序  20
    2.4.2 USB系统驱动程序  20-21
    2.4.3 主机应用程序  21
  2.5 本章小结  21-22
第3章 系统硬件电路设计  22-39
  3.1 三维测头信号调理电路设计  22-25
    3.1.1 电源模块设计  22
    3.1.2 信号调理模块设计  22-24
    3.1.3 超量程报警模块设计  24-25
  3.2 数据采集处理模块的硬件设计  25-34
    3.2.1 A/D转换电路的设计  25-27
    3.2.2 DSP及其从属电路的设计  27-34
  3.3 系统通讯接口电路设计  34-37
    3.3.1 USBN9604 芯片的特点  35-36
    3.3.2 USB接口电路设计  36-37
  3.4 电路总体抗干扰设计  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章 软件系统的开发  39-53
  4.1 DSP程序设计  39-43
    4.1.1 DSP程序结构  40-41
    4.1.2 A/D转换子程序设计  41-42
    4.1.3 USBN9604 的初始化  42-43
  4.2 USB驱动程序开发  43-48
    4.2.1 WDM驱动程序概述  44-46
    4.2.2 USB驱动程序的开发  46-48
  4.3 基于VC的应用程序开发  48-52
    4.3.1 应用程序与设备驱动程序的通讯  48-51
    4.3.2 上位机应用程序设计  51-52
  4.4 本章小结  52-53
第5章 系统试验及结果分析  53-59
  5.1 稳定性实验  54-55
  5.2 重复性实验  55-56
  5.3 线性度测试实验  56-58
  5.4 精度比对实验  58
  5.5 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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