激光位移传感器高速数据采集与处理系统设计

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1、2010年12月宇航计测技术Dec．，2010第30卷第6期JournalofAstronauticMetrologyandMPasurementV01．30，No．6文章编号：1000—7202(2010)06—0001—05中图分类号：TB934文献标识码：A激光位移传感器高速数据采集与处靳硕杨宏海(北京航天计量测试技术研究所，北京100076)理系统设计摘要介绍了基于FPGA和单片机的激光位移传感器高速数据采集与处理系统的工作原理与软硬件设计，该系统采用FPGA作为核心控制器，主要完成A／D转换时钟控制、CCD像点位置提取、数据缓冲异步F

2、IFO三部分功能。单片机负责键控、显示以及系统协调。这种基于FPGA和单片机的同步采集、实时读取采集数据的方案，可以提高系统采集和传输的速度。该硬件电路结构简单、成本低廉、可靠性高、功耗较低，满足了实际应用中的要求。关键词激光位移传感器高速数据采集FPGAAVR单片机重心法HighSpeedDataAcquisitionandProcessingSystemforLaserProbingDisplacementSensorJINShuoYANGHong·hai(BeijingAerospaceInstituteforMetrologyandMe

3、asurementTechnology，Beijing100076)AbstractAhighspeeddataacquisitionsystemforlaserprobingdisplacement靶nsoraboutprinci-piesanddesignofhardwareandsoftwarebasedonFPGAandMCUisintroduced．ThreefunctionsofA／Dswitchingclockcontrol，extractingCCDimagespotspositionsandthedatabufferingas

4、ynchronousFIFObyusingaFPGAasthecontrollerofthedataacquisitionsystemareachieved．OnMCU，thekeyofcontrol，displayandcommunicationaledesigned．Thesystemspeedofdataacquisitionandthetransmis-sioniSimprovedbytheplanofsynchronizedacquisitionandthereal—timereaddatabasedonFPGAandMCU．Ther

5、earemanymeritssuchassimplestructure，cheapcost，stableperformanceandlowerpowerconsumption．Theapplicationrequirementissatisfiedbythissystem．KeywordsLaserprobingdisplacementsensorHigh-speeddataacquisitionFPGAAVRmi-crocontrollerunitCentreofgravitymethod1引言激光位移传感器是一种非接触式的精密激光测量装置，

6、它具有结构简单、适应性强、测试速度快、准确度高、实时处理能力强、使用灵活方便等优点，适用于检测各种回转体箱体零件的尺寸和形位误差，在工业中的长度、距离以及三维形貌等检测中有着广泛的应用。它克服r接触式测量与被测物接触产收稿日期：2010—06一18．修回日期：2010一07—25作者简介：靳硕(1986一)。女，硕士研究生。主要研究方向：测试计量技术及仪器。·2·宇航计测技术2010年生变形造成测量误差，影响测量准确度，损坏物体表面，磨损接触头以及速度慢等诸多缺点，既提高了检测速度，又保护了被测工件表面免受划伤及防止传感器变形⋯。本文介绍了基于

7、FPGA和单片机的激光位移传感器数据采集与处理系统，该系统克服了单纯的以单片机或以FPGA为控制元件的数据采集与处理系统的弊端，充分发挥了单片机和FPGA的优势。该方案使得系统可编程技术和测控仪器技术有机结合起来，在相同的硬件条件下，通过对软件重新编程，可以实现不同的功能。以单片机和FPGA双片结构为核心的数据采集与处理系统，其硬件体系结构为高速数据采集与处理提供了一种新的思路，结合具体的设计场合，还可变换出多种形式的数据采集系统，满足不同场合的应用。因此，基于FPGA与单片机相结合的激光位移传感器数据采集与处理系统能广泛应用于需要进行高速位移

8、测量的工业和国防等领域。2激光位移传感器测量原理激光位移传感器测量原理如图1所示。激光位移传感器是由激光器、高准确度物镜、线阵CCD传感器、高速数据采