自扫描线阵探测器的研究与系统设计

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1、中北大学学位论文自扫描线阵探测器的研究与系统设计摘要随着工业自动化的快速发展，基于机器视觉的尺寸测量技术已经在众多工业领域发挥着重要的作用，如航空、船舶和汽车。传统尺寸测量技术操作复杂，测量效率低，有时还必须借助于昂贵的机械夹具，严重影响了生产效率。因此，本文研究了一种基于机器视觉技术的自扫描线阵探测器的尺寸测量系统。论文针对尺寸测量范围大小，测量速度，测量的精度等指标要求的基础上，完成了自扫描线阵探测器系统结构和电路的设计，并进行了模拟试验。在探测器系统设计中主要措施有：在系统设计方面，采用了主次FPGA协调工作模式；电路设

2、计方面，采用MOS管开关控制光电二极管阵列输出的方式，实现多路信号实时采集，同时采用了电荷积分放大、模数转换器件以及USB数据传输模块，完成了图像数据的乒乓缓存和高速传输。软件设计方面，对主次FPGA程序流程和系统控制时序进行编写。论文对可能影响信号输出的因素，包括光电二极管结电容与暗电流、MOS管导通内阻、光源、负载、开关噪声等进行了误差分析，并利用增大MOS栅源电压、领近位消除等方法的提高测试精度。试验数据表明，该测试系统测试误差小于0.5%，满足工业上对于几何尺寸需求。电路尺寸小，成本低，可满足被测物体长时间的数据采集和

3、实时显示。同时，本论文研究的自扫描线阵探测器系统为工业上尺寸的测量提供了一种行之有效的方法。关键词：机器视觉测量、光电二极管阵列、主次FPGA、MOS管开关中北大学学位论文Theresearchandsystemdesignofself-scanninglineararraydetectorAbstractWiththerapiddevelopmentofindustrialautomation,sizemeasurementtechniquebasedonmachinevisionhasplayedanimportantro

4、leinmanyindustrialfields,suchasaerospacemanufacture,ship-buildingandautomobilemanufacture.However,traditionalsizemeasurementtechnologyisusuallycomplexandtime-consuming,sometimesexpensivemechanicalfixtureswouldalsobeemployed,soitseriouslyreducestheproductionefficienc

5、y.Akindofself-scanninglineararraydetectorofthesizemeasurementsystemisstudiedinthepaperbasedonthemethodofmachinevisiontechnology.Inthecontext,structureofself-scanninglineararraydetectorsystem,designofcircuitsandsimulationtestsarecompletedontherequirementsofsizemeasur

6、ementrange,measurementspeedandaccuracyofmeasurement.Mainmeasurestakeninself-scanninglineararraydetectordesignare:theuseofFPGAofprimaryandsecondarycoordinationmodeintheaspectofsystemdesign;photodiodearrayoutputarecontrolledbyadoptionofMOStransistorswitchtechnologytoi

7、mplementmulti-channelsignaltimeshareacquisitionintheaspectofcircuitdesign,andthemoduleofintegralchargeamplifier,analog-to-digitalconversioncircuitsanddatatransmissiondependonUSBisusedtocompleteaping-pongbufferandhigh-speedtransferofimagedata;theprocessesofprimaryFPG

8、AandsecondaryFPGAandtimingofsystemscontrolarewrittenintheaspectofsoftwaredesign.Thefactorsthatmayaffectthesignaloutputofself-scanninglinea