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随着电荷耦合器件(CCD,Charge Couple Device)性能的不断提高,对被测对象图像信息进行快速采集、存储和处理的要求,促进了线阵CCD数据采集技术的发展。数字信号处理器(DSP,Digital Signal Processor)的高速性、实时性以及丰富的内部资源,可以很好地解决线阵CCD非接触测量的两大瓶颈问题——速度和精度。本文采用DSP作为信号处理器,CPLD(可编程逻辑器件)作为时序发生器,结合高速ADC和FIFO的新技术方法,完成了线阵CCD高速精密测量系统的设计,实现了对物品尺寸的精密、快速、非接触测量。
本文首先介绍了CCD的基本工作原理,提出了以CPLD作为CCD驱动脉冲的时序发生器的处理方法,并在此基础上设计了CCD视频信号的量化处理电路。以DSP为控制核心,结合CPLD完成数据的采集、存储和处理等单元的设计。
在系统软件设计中,在CCS2.0集成开发环境下完成在线Flash编程设计,保证了系统的脱机运行;完成了DSP图像采集程序的编写和边缘检测算法的研究,该算法能够完成CCD灰度图像中边缘位置的精确识别;编写了相应的控制程序,完善了系统的功能。最后通过大量的实验,验证了系统的稳定性、重复性和可靠性。
本论文的创新点在于采用DSP和CPLD相结合的方法控制数据的采集和处理工作,从而发挥了不同类型可编程芯片的优势,提高了系统的性能,增强了灵活性。通过适当的改进,该系统可以广泛的应用于工件测量、振动检测、光谱分析等很多领域。