基于線陣CCD激光位移傳感器的設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、目前在國(guó)內(nèi)非接觸測(cè)量研究領(lǐng)域還沒有提出一種相對(duì)測(cè)量精度比較高、價(jià)格比較低廉，設(shè)計(jì)構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，應(yīng)用于較中短距離測(cè)量的技術(shù)。因此，本文設(shè)計(jì)一種精度較高、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于線陣CCD激光位移測(cè)量系統(tǒng)。
　　首先，本文通過分析激光三角法的原理，研究了入射光的不同方式及其優(yōu)缺點(diǎn)，確定采用直射式三角測(cè)距法，并完成了系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)。
　　其次，硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)，本文選用ARM系列高性價(jià)比32位微處理器STM32作為整個(gè)系

2、統(tǒng)的控制核心，以此展開硬件電路設(shè)計(jì)，主要包括電源設(shè)計(jì)、單片機(jī)最小系統(tǒng)、線陣CCD與主板通信、外擴(kuò)Flash、串口通信以及液晶LCD1602的驅(qū)動(dòng)和顯示等。據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行軟件程序的設(shè)計(jì)，主要包括數(shù)據(jù)處理主程序、STM32F103RBT6微處理器與線陣CCD模塊通信程序、外擴(kuò)Flash存儲(chǔ)程序、串口通信調(diào)試程序以及液晶LCD1602的驅(qū)動(dòng)及顯示程序等;
　　再次，研究了CCD光斑細(xì)分定位方法，像傳統(tǒng)灰度質(zhì)心法、平方加權(quán)灰度質(zhì)

3、心法以及高斯曲線擬合法等，用于數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)標(biāo)定;
　　最后，研制傳感器樣機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行裝調(diào)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了硬件電路設(shè)計(jì)的可靠性和和軟件程序設(shè)計(jì)的可行性，同時(shí)，平方加權(quán)灰度質(zhì)心法處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)標(biāo)定誤差最小，在80mm～200mm范圍內(nèi)均方根誤差僅為0.088mm，表明平方加權(quán)灰度質(zhì)心法具有良好的光斑細(xì)分定位功能;調(diào)試后的位移傳感器樣機(jī)可脫離上位機(jī)的控制而直接用于位移測(cè)量，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)在滿足測(cè)量要求的同時(shí)還具集成度高、功耗低、成本