基子X射线线阵扫描的面阵成像系统研究

发布时间：2017-08-27 14:15

  本文关键词：基子X射线线阵扫描的面阵成像系统研究

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【摘要】：X射线成像技术是目前工业检测焊缝质量的常用方法之一,以其受照剂量小、实时性好、图像存储及处理方便等优点得到广泛应用,因此针对X射线数字化成像系统进行研究,具有广阔的应用前景。本论文首先介绍了X射线成像技术的发展现状,明确了本文的研究目标和意义。提出基于X射线线阵扫描的面阵成像系统方案,采用FPGA作为主处理器完成线阵探测器图像采集、A/D转换时序驱动等工作,数据缓存和发送通过FPGA内部双口RAM实现。在充分考虑通用性和扩展性的基础上,系统采用分层结构化设计思想,按功能实现划分为信号采集层、系统控制层、运动扫描层。本设计主要包括硬件电路设计和程序设计。硬件电路部分详细给出了各个模块的硬件设计原理,提出了相应的抗干扰措施；程序部分详细说明了FPGA各个功能模块的工作原理,使用Verilog HDL语言实现FPGA各个模块的功能要求,并给出仿真或实测结果。最后,本文针对焊缝图像进行了背景去除、边缘检测等处理,处理结果可以实现对焊缝的焊接质量评估,满足了设计要求。
【关键词】：X射线成像 焊缝检测 现场可编程门阵列 图像处理
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG441.7;O434.19
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景和意义10
• 1.2 X射线成像技术的发展现状10-11
• 1.3 研究内容11-14
• 1.3.1 主要研究工作11-12
• 1.3.2 章节安排12-14
• 第二章 X射线成像系统的方案设计14-22
• 2.1 系统结构分析14-15
• 2.2 器件选型15-19
• 2.2.1 X射线探测器芯片选型15-16
• 2.2.2 主控芯片选型16-17
• 2.2.3 A/D转换芯片选型17-18
• 2.2.4 FPGA外围配置芯片选型18-19
• 2.3 系统硬件总体设计19
• 2.4 系统软件总体设计19-20
• 2.5 本章小结20-22
• 第三章 X射线成像系统的硬件电路设计22-38
• 3.1 电源管理电路设计22-24
• 3.2 信号采集电路设计24-29
• 3.2.1 线阵探测芯片外围电路设计25-26
• 3.2.2 高速A/D转换电路设计26-27
• 3.2.3 接口电路设计27-28
• 3.2.4 信号采集电路硬件测试28-29
• 3.3 FPGA主控电路设计29-35
• 3.3.1 构建FPGA最小系统29-31
• 3.3.2 FPGA与其他模块接口电路设计31-34
• 3.3.3 FPGA主控电路硬件测试34-35
• 3.4 步进电机驱动电路设计35-36
• 3.5 硬件电路抗干扰设计36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 X射线成像系统的程序设计38-54
• 4.1 系统功能方案设计38-39
• 4.2 主控FPGA模块设计39-48
• 4.2.1 ISE开发环境39-40
• 4.2.2 XB8804时序驱动模块程序实现及仿真40-43
• 4.2.3 A/D转换器模块的程序实现及仿真43-46
• 4.2.4 双口RAM缓存模块的程序实现及仿真46-48
• 4.3 运动扫描控制模块设计48-49
• 4.4 网络通信模块设计49-50
• 4.5 板级系统联调50-52
• 4.6 可见光模拟实验52-53
• 4.7 本章小结53-54
• 第五章 图像处理与算法实现54-58
• 5.1 焊缝背景去除54-55
• 5.2 气孔类焊缝缺陷提取55-56
• 5.3 本章小结56-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-66
• 攻读硕士学位期间的研究成果66-67
• 附件67

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本文编号：745733