基于線陣CCD激光位移傳感器的設計及性能研究.pdf

1、目前在國內(nèi)非接觸測量研究領域還沒有提出一種相對測量精度比較高、價格比較低廉，設計構造相對簡單，應用于較中短距離測量的技術。因此，本文設計一種精度較高、價格低廉、結構簡單的基于線陣CCD激光位移測量系統(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，確定采用直射式三角測距法，并完成了系統(tǒng)的總體方案設計。
　　其次，硬件電路和軟件程序設計，本文選用ARM系列高性價比32位微處理器STM32作為整個系

2、統(tǒng)的控制核心，以此展開硬件電路設計，主要包括電源設計、單片機最小系統(tǒng)、線陣CCD與主板通信、外擴Flash、串口通信以及液晶LCD1602的驅(qū)動和顯示等。據(jù)測量系統(tǒng)的功能需求進行軟件程序的設計，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Flash存儲程序、串口通信調(diào)試程序以及液晶LCD1602的驅(qū)動及顯示程序等;
　　再次，研究了CCD光斑細分定位方法，像傳統(tǒng)灰度質(zhì)心法、平方加權灰度質(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)標定;
　　最后，研制傳感器樣機，并對其進行裝調(diào)實驗，實驗結果驗證了硬件電路設計的可靠性和和軟件程序設計的可行性，同時，平方加權灰度質(zhì)心法處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)標定誤差最小，在80mm～200mm范圍內(nèi)均方根誤差僅為0.088mm，表明平方加權灰度質(zhì)心法具有良好的光斑細分定位功能;調(diào)試后的位移傳感器樣機可脫離上位機的控制而直接用于位移測量，整個測量系統(tǒng)在滿足測量要求的同時還具集成度高、功耗低、成本