激光平面度测量系统光斑位置检测技术的研究

摘要

在船舶制造过程中，船体基座的平面度是影响建造质量的重要因素之一。当加工完成后，需要对整个基座平面进行全面测量，以确定是否达到要求。与传统测量方法相比，激光扫描平面度测量系统具有测量范围大，精度高，检测速度快等特点，能够实现多个平面的共面性测量。激光光斑位置探测装置作为测量系统中的重要组成部分，对保证系统检测精度具有重要意义。本文结合实际生产需要，以位置敏感探测器作为光敏器件，设计了一套光斑位置探测系统。 系统采用一维位置敏感探测器来探测光斑的位置，与其他几种光电敏感器件相比，具有响应速度快，分辨率高的特点，且输出信号反映的是光斑重心，与入射光强度和光斑尺寸大小都无关。文中详细论述了光斑位置探测原理，在此原理基础上，给出了系统的整体设计方案。系统由信号归一化处理和数据采集两部分构成。在信号归一化处理电路中，完成信号的模拟运算。数据采集电路以高速DSP芯片TMS320VC5416为核心，选用高分辨率，高采样率的AD芯片进行数据采集，通过排序求均值算法确定光斑的位置，并将结果在液晶上予以显示。根据系统要求，设计了与硬件电路相配套的软件，给出了控制算法及软件流程，以实现信号采集控制、液晶显示等功能。 初步实验结果表明该系统的技术途径是可行的，达到了预期效果，为项目的下一步工作打下了坚实的技术基础。

目录

文摘

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第1章 绪论

1.1课题研究目的及意义

1.2平面度测量技术及国内外研究现状

1.3论文研究内容及各章安排

第2章 激光扫描平面度测量系统

2.1系统测量原理

2.2激光光斑位置检测技术

2.2.1基于CCD的位置检测技术

2.2.2基于PSD的位置检测技术

2.2.3激光光斑位置检测原理

2.2.4 PSD的选型

2.3本章小结

第3章 激光光斑位置检测硬件电路的设计与实现

3.1系统需求分析

3.1.1系统的功能需求

3.1.2系统的性能需求

3.1.3系统的整体设计方案

3.2信号预处理电路

3.2.1前置放大器

3.2.2归一化处理电路

3.3数据采集电路

3.3.1 VC5416简介

3.3.2 DSP外部连接中的一些问题

3.3.3 A/D转换器及接口电路设计

3.3.4 FLASH模块设计

3.3.5液晶显示设计

3.4电路设计中的实际问题

3.5误差分析

3.5.1暗电流的影响

3.5.2杂散光的影响

3.5.3 PSD定位误差的影响

3.5.4电路噪声的影响

3.6本章小结

第4章 激光光斑位置检测系统的软件设计

4.1系统软件结构框图

4.2数据采集软件设计

4.2.1 DSP软件开发环境-CCS2.0

4.2.2 DSP的初始化

4.2.3 A/D软件设计

4.2.4液晶显示

4.3本章小结

第5章 总结

参考文献

致谢

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