白光垂直扫描干涉术快速扫描系统与方法研究

发布时间：2017-10-26 18:34

  本文关键词：白光垂直扫描干涉术快速扫描系统与方法研究

  更多相关文章： 白光垂直扫描干涉仪 图像采集系统 快速扫描 条纹辨识 条纹提取

【摘要】：白光垂直扫描干涉术相对于传统的无损检测方法,具有非接触、精度高、测量时间短等特点,被广泛的应用于精密无损检测领域。目前多数商用白光干涉仪在进行扫描工作前需要进行扫描预设定工作,操作费时且流程复杂。对此,本文首先开发了一套白光垂直扫描干涉仪图像采集系统,设计了白光垂直扫描干涉仪的控制软件,在此基础上提出了一种白光垂直扫描干涉仪的快速扫描方法。本文涉及的主要工作包括有:1.基于FPGA构建白光干涉图像的硬件采集系统。该系统以CMOS感光元件作为图像采集系统的前端,结合光学显微干涉系统采集白光干涉图像;以USB 2.0芯片作为图像采集系统的后端,实时将图像数据传送到PC端。2.设计图像采集系统的下位机程序。包括基于Verilog语言的CMOS传感器配置时序设计和像素驱动时序设计;基于C语言的USB固件程序设计。针对USB模块Slave FIFO传输模式存在的丢帧问题,提出了一种图像数据的帧同步设计方案。3.设计白光垂直扫描干涉仪的上位机程序。包括压电陶瓷移相器的软件设计,实现其行程内的位移控制;步进电机运动平台的控制软件设计,可实现包括脉冲数移动、慢步移动、设定机械原点等功能;图像采集系统的上位机软件,实现白光干涉图像的实时接收、显示和单帧保存功能。并最终将各个模块的程序进行整合,实现白光垂直扫描干涉仪的扫描功能控制。4.设计白光干涉条纹的辨识方法和提取方法,实现了一种白光垂直扫描干涉仪的快速扫描:利用对焦评价函数辨识指定区域内的白光干涉条纹,并采用穷举搜索法来提高干涉条纹的辨识速度;采用运动检测领域中的Vi Be前景提取算法提取图像中的干涉条纹,自动确定白光垂直扫描干涉仪的扫描空间范围。
【关键词】：白光垂直扫描干涉仪 图像采集系统 快速扫描 条纹辨识 条纹提取
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH744.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 精密无损检测技术10-11
• 1.2 白光垂直扫描干涉术11-12
• 1.3 白光垂直扫描干涉术的研究现状12-13
• 1.4 本论文的研究内容13-15
• 第二章 白光扫描干涉图像快速采集系统硬件设计15-36
• 2.1 白光垂直扫描干涉仪的硬件构成15-23
• 2.1.1 运动系统16-18
• 2.1.2 光学显微干涉系统18-21
• 2.1.3 图像采集系统21-22
• 2.1.4 系统总体构成22-23
• 2.2 图像采集系统设计23-28
• 2.2.1 CMOS图像传感器模块24-26
• 2.2.2 FPGA控制核心模块26-27
• 2.2.3 USB数据传输模块27-28
• 2.3 图像采集系统硬件电路设计28-33
• 2.3.1 图像传感器外围电路设计28-29
• 2.3.2 控制核心外围电路设计29-32
• 2.3.3 图像数据传输外围电路设计32-33
• 2.4 PCB设计规则33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 白光垂直扫描干涉仪软件设计36-55
• 3.1 下位机软件设计36-46
• 3.1.1 CMOS的SCCB总线接口设计36-39
• 3.1.2 FPGA时序控制程序设计39-42
• 3.1.3 USB固件程序设计42-45
• 3.1.4 下位机整体工作流程45-46
• 3.2 上位机软件设计46-54
• 3.2.1 压电陶瓷移相器控制软件设计47
• 3.2.2 步进电机运动平台控制软件设计47-49
• 3.2.3 图像采集系统软件设计49-51
• 3.2.4 白光干涉仪扫描控制软件设计51-54
• 3.3 本章小结54-55
• 第四章 白光垂直扫描干涉仪快速扫描方法设计55-70
• 4.1 对焦评价函数55-63
• 4.1.1 对焦评价函数选择56-58
• 4.1.2 评价函数曲线比较58-62
• 4.1.3 评价函数速度比较62-63
• 4.2 干涉条纹辨识策略63-65
• 4.2.1 爬山搜索法63-65
• 4.2.2 穷举搜索法65
• 4.3 干涉条纹提取策略65-69
• 4.3.1 背景模型的初始化过程66-67
• 4.3.2 前景提取过程67-68
• 4.3.3 背景模型的更新68-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 实验及分析70-79
• 5.1 白光干涉条纹辨识过程70-76
• 5.2 白光干涉条纹提取过程76-77
• 5.3 本章小结77-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-85

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王生怀;陈育荣;谢铁邦;;一种新型垂直扫描白光显微干涉测量仪[J];工具技术;2010年01期

2 戴蓉;谢铁邦;龚文;常素萍;;基于垂直扫描显微干涉技术的高精度轮廓仪(英文)[J];Journal of Shanghai University(English Edition);2008年03期

3 胡代群;刘求益;;单晶片离子注入机垂直扫描机构的差分密封设计[J];机械工程师;2007年02期

4 ;[J];;年期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 焦智超;白光垂直扫描干涉术快速扫描系统与方法研究[D];中国民航大学;2016年

，

本文编号：1099946