基于线阵CCD回转体尺寸测量技术的研究

摘要

物体几何尺寸的精密测量在检测技术中是一个应用十分普遍且有实际应用价值的问题。利用CCD测量具有无接触、准确度高、便于计算机处理、易于和自动控制设备连接等一系列优点。 本文介绍了一种利用线阵CCD-TCD2901D精确测量回转体直径尺寸的系统。该仪器综合光学子系统，线阵CCD传感器，FPGA信号采集与处理系统，ARM单片机控制系统，MATLAB信号处理软件等几部分共同对回转体直径进行标定与测量。 该系统分别应用基于可编程逻辑器件FPGA，ARM单片机和基于数学处理软件MATLAB的计算机软件处理方法对回转体直径进行校准和测量。在FPGA，ARM共同组成的采集系统中对线阵CCD所输出信号进行采集和传输，而在基于数学分析软件MATLAB的对采集信号处理中应用了OSTU阈值法对所采集数据进行二值化处理来确定测量边界，并求得测量结果。

目录

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第一章 绪论

1.1研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3现有方法、技术存在的问题或需要解决的问题

第二章 仪器总体设计

2.1测量系统总体设计

2.2仪器测量原理

2.3系统采集部分硬件结构

2.4系统软件部分

2.5系统光学部分

第三章CCD的分类和选择

3.1 CCD的分类

3.2 CCD的工作原理

3.2.1 线阵CCD光电转换、存储

3.2.2.线阵CCD的电荷转移方式

3.3 CCD传感器型号的选择

3.4TCD2901D的主要技术指标

3.5 TCD2901D驱动时钟分析

3.5.1 TCD2901D时钟驱动信号的功能

3.5.2 TCD2901D内部结构和工作方式

第四章基于FPGA及ARM单片机线阵CCD数据采集与计算机信号处理系统的设计

4.1可编程逻辑器件介绍

4.1.1 FPGA基本结构

4.1.2基于FPGA编程硬件技术特点

4.1.3基于FPGA编程软件技术特点

4.1.4 FPGA器件的选型

4.2 CCD时序发生器的设计

4.2.1 COD时序发生器设计方法的选择

4.3 TCD2901D基于可编程逻辑器件FPGA时序发生器的设计

4.4基于FPGA A／D器件驱动器的设计

4.4.1 A／D转换器的器件选型

4.5基于FPGA实现线阵CCD数据的中值滤波

4.5.1中值滤波原理

4.5.2中值滤波算法与仿真

4.6基于FPGA的FIFO寄存器的设计

4.6.1 FIFO存储器的设计原理

4.6.2 FIFO存储器的设计

4.7对FPGA数据采集接口部分ARM控制单元的设计

4.7.1 ARM单片机的器件选型

4.7.2 ARM与FPGA接口部分的设计

4.7.3 ARM单片机控制接口系统软件设计

4.8基于ARM单片机串行口通信的设计

4.8.1S3C2410内置的UART控制器

4.8.2异步通信及其协议

4.8.3串行接口标准

4.8.4 UART的操作

4.9测量系统计算机数据处理部分的算法设计

4.9.1 CCD信号的二值化处理

4.9.2最终结果的计算

第五章 误差与精度分析

5.1 CCD器件随机噪声的分析及降噪方法

5.1.1 CCD器件对精度的影响

5.1.2 由外界环境对仪器精度造成的影响

第六章结论

参考文献