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智能光笔式坐标测量系统的驱动设计

作　者: 张治国
导　师: 刘书桂
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 光笔 LED驱动器 智能相机 图像采集 TMS320DM642 MT9M001
分类号: TH721
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


光笔式三坐标测量系统基于视觉测量技术,具有重量轻、便携性好、组建灵活、操作简单、精度适中、测量不受被测物体表面差异影响等优点,代表着坐标测量技术的一个重要发展方向,具有广阔的应用背景。随着时代的发展,目前的光笔式三坐标测量系统显现出了一些不足:光笔上发光二极管的开关状态及亮度值固定,各发光二极管与摄像机中心的距离有一定的差异,并且发光二极管的亮度值在测量过程中也会发生一定的波动,因此在CCD上成像的亮度值将会产生影响,影响最终测量精度;系统中的CCD摄像机仅具有图像采集功能,图像处理仍需交计算机实现,系统较复杂,智能性及灵活性需要进一步改进。针对上述问题,本文对光笔式三坐标测量系统进行了改进:将测量系统中的光笔设计成可调光笔形式;研究并设计智能相机代替测量系统中的CCD摄像机,完成图像采集与图像处理功能。具体工作如下:1、介绍了当前光笔式三坐标测量技术和智能相机技术的发展状况。2、针对传统光笔式三坐标测量系统中光笔的缺陷,设计出了可调光笔,实现了光笔上发光二极管的开关状态和亮度值可调功能。3、研究并设计了测量系统中智能相机的方案。DM642控制CMOS图像传感器MT9M001采集原始图像,将采集到的图像数据存储到外扩SDRAM中,DM642从SDRAM中将原始图像数据取出根据图像处理算法处理并通过视频编码芯片SAA7121H将处理后的图像显示在液晶屏上。4、对智能相机硬件平台进行驱动程序设计,主要包括图像采集模块与图像显示模块的驱动程序设计。5、对系统进行在线调试,经实验表明:光笔的可调功能已实现,光笔上发光二极管的开关状态与亮度值可根据需要调整;智能相机模块可采集图像并显示图像。对当前设计的系统进行了分析,并提出了改进方案,在DSP中通过加入DSP/BIOS实时操作系统,将系统的软件划分成多个任务,利用操作系统对多个任务进行调度,以满足实时性要求。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 三坐标测量技术  8-11
    1.1.1 三坐标测量技术的发展  8-10
    1.1.2 光笔式三坐标测量系统  10-11
  1.2 智能相机技术  11-15
    1.2.1 智能相机的组成  12-13
    1.2.2 智能相机的优势  13-14
    1.2.3 智能相机国内外发展状况  14
    1.2.4 智能相机的发展趋势  14-15
  1.3 课题的主要工作  15-17
  1.4 本章小结  17-18
第二章 可调光笔的设计  18-29
  2.1 传统光笔的缺陷  18-21
  2.2 可调光笔的硬件设计  21-24
    2.2.1 TLC5923 简介  21-23
    2.2.2 TLC5923 的硬件连接  23-24
  2.3 可调光笔的软件设计  24-28
    2.3.1 LED 控制程序  24-27
    2.3.2 串口通信程序  27
    2.3.3 无线通信程序  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章 智能相机的方案设计  29-40
  3.1 系统的总体介绍  29-31
    3.1.1 智能相机硬件框图  29-30
    3.1.2 智能相机总体介绍  30-31
  3.2 CMOS 图像传感器模块设计  31-34
    3.2.1 图像传感器MT9M001 简介  31-32
    3.2.2 图像传感器模块硬件设计  32-34
  3.3 DM642 图像处理模块的设计  34-38
    3.3.1 TMS320DM642 简介  34-36
    3.3.2 DM642 的视频口  36-38
  3.4 图像显示模块的设计  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章 智能相机驱动程序的设计  40-63
  4.1 DSP 软件开发环境  40-41
  4.2 CSL 库简介  41-44
  4.3 智能相机图像采集驱动程序的设计  44-62
    4.3.1 DM642 的EMIFA 接口的配置  45-47
    4.3.2 DM642 视频口的配置  47-57
    4.3.3 CMOS 图像传感器的配置  57-62
  4.4 智能相机图像显示驱动程序的设计  62
  4.5 本章小结  62-63
第五章 系统调试和实验结果  63-67
  5.1 可调光笔测试结果  63-65
  5.2 智能相机测试结果  65-66
  5.3 本章小结  66-67
第六章 总结与展望  67-69
  6.1 全文总结  67-68
  6.2 展望  68-69
参考文献  69-72
发表论文和参加科研情况说明  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 坐标器、计算机具、计数器 > 坐标器和自动坐标器
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