基于DSP的激光三角測距傳感器研究.pdf

1、隨著新材料的出現(xiàn)和加工精度的不斷提高，對表面檢測技術(shù)提出更多的要求，檢測過程中常用的接觸式檢測很難對一些尺寸很小或柔軟和脆性材料的工件進行測量。基于三角測量法的激光位移傳感器作為一種新型的非接觸式測距傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡單、測量速度快、精度高、抗干擾能力強、非入侵等優(yōu)點，因此在自動加工、在線檢測、實物仿形等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 由于實際應(yīng)用中，激光位移傳感器存在非線性誤差和激光點的散斑，并且測量精度易受被測表面傾斜角度和

2、表面特征不同的影響、系統(tǒng)響應(yīng)速度的影響、環(huán)境影響等，可能導(dǎo)致測量精度下降，甚至使傳感器系統(tǒng)無法正常工作。 本課題從影響激光位移傳感器測頭工作的根本原因出發(fā)，定量或者定性的分析了各種影響因素，提出了改進的方法和措施，并進行了DSP系統(tǒng)設(shè)計。主要有以下工作： 1. 經(jīng)過分析與比較，決定設(shè)計的三角測距傳感器采用直射式，系統(tǒng)的光源部分使用半導(dǎo)體激光器，圖像傳感器選用高精度的線陣式CCD。根據(jù)系統(tǒng)技術(shù)要求，對光學參數(shù)進行設(shè)計和確定

3、，選擇能使測量精度提高的最優(yōu)方案。 2. 對CCD采集到的原始圖像，采用均值濾波和改進的中值濾波以得到較為穩(wěn)定的圖像信號。分析了各種算法，通過對CCD所采集到的數(shù)據(jù)進行修正的算法來提高CCD的分辨率，從而提高測距傳感器測量精度。分析了概率法、解調(diào)法、灰度質(zhì)心法、多項式插值法、多項式擬合法，以及這些經(jīng)典的提高CCD的分辨率的算法的優(yōu)缺點，實驗證明采用平方加權(quán)灰度質(zhì)心法能夠得到更好的結(jié)果。 3. 提出了一種新的光強度自適應(yīng)控

4、制方法，采用FPGA控制調(diào)節(jié)激光器的驅(qū)動電流大小，該方法能夠感測物體表面并將激光強度調(diào)整到最佳狀態(tài)。同時設(shè)計了恒流源驅(qū)動電路，能夠穩(wěn)定的驅(qū)動激光器。 4. 設(shè)計和CCD匹配的AD采集電路，運用FPGA解決外部慢速器件和高速處理器的接口問題，提出顯示、抗干擾和存儲器擴展方案。 5. 結(jié)合系統(tǒng)所涉及的電氣參數(shù)、測量環(huán)境和處理算法，設(shè)計基于TMS320VC5509A微處理芯片的線陣CCD微位移測量系統(tǒng)，完成系統(tǒng)軟件設(shè)計。