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基于FPGA的在线测径系统研究

作　者: 魏枫林
导　师: 宋路
学　校: 长春理工大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 在线测量 FPGA 曲线拟合夫琅禾费衍射
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

一直以来高精度、自动化的生产工艺都是人们所追求的目标,高速的精密测量手段则是达成该目标的重要环节。传统工业成产过程中,测量工序往往滞后于生产过程,这极大地降低了系统的自动化程度。为了克服传统测量方式的不利因素,本文在研究了国内外多篇文献的基础上,对基于FPGA的在线测量系统进行深入研究。以夫琅禾费衍射作为测量过程的基本原理,根据物理光学的基础知识推导了测量系统的计算公式并对衍射图样的频谱进行了分析。确定了基于FPGA器件的测量系统方案,设计并实现了分布式原理的FIR滤波器。提出了一种基于加权思想的暗点信息提取算法,并且验证了该算法的可行性。利用最小二乘原则对暗点信息进行细分计算,通过实际数据证明系统测量精度为3um,并且对系统的测量误差进行分析。最后总结全文,就进一步提升测量精度,提出几点方案。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 课题研究背景与意义  8-9
  1.2 测量系统的研究现状  9-12
    1.2.1 传统接触式测量的研究现状  9
    1.2.2 非接触式测量研究现状  9-12
  1.3 本文主要研究内容  12-14
第二章衍射测径基本原理  14-18
  2.1 夫琅和费衍射及芭比捏互补原理  14-16
  2.2 衍射原理在测量系统中的应用  16-17
  2.3 本章小结  17-18
第三章衍射测量系统的方案选择  18-29
  3.1 光学系统设计  18-23
    3.1.1 衍射光源  18-19
    3.1.2 光学准直系统  19-21
    3.1.3 衍射成像透镜  21-23
  3.2 信号采集部分设计  23-27
    3.2.1 衍射条纹信号采集单元  23-26
    3.2.2 衍射条纹信号的AD变换单元  26-27
  3.3 信号处理与传输单元  27-28
    3.3.1 信号处理芯片选型  27-28
    3.3.2 上位机数据接口  28
  3.4 本章小结  28-29
第四章测量方案的FPGA实现  29-50
  4.1 基于FPGA的CCD驱动  29-31
  4.2 基于FPGA的采样时序  31-32
  4.3 数字滤波器的FPGA实现  32-44
    4.3.1 衍射图样信号分析  32-36
    4.3.2 衍射系统的噪声  36
    4.3.3 滤波器的参数计算  36-38
    4.3.4 基于FPGA的分布式算法原理  38-41
    4.3.5 分布式滤波器的FPGA实现  41-44
  4.4 衍射条纹暗点信息提取算法及改进  44-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章测量系统的仿真与实验  50-58
  5.1 仿真软件环境  50-51
  5.2 各功能模块仿真结果  51-55
  5.3 实验数据及分析  55-57
  5.4 本章小结  57-58
第六章总结与展望  58-59
  6.1 总结  58
  6.2 展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-62

基于FPGA的在线测径系统研究

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