基于模拟摄像技术的单丝直径测量仪的研究

发布时间：2022-12-06 23:32

　　单丝广泛的应用在生产生活中,它的直径是直接影响的其品质和用途的重要指标,单丝整体粗细不等,其表现出来的韧度,承拉力值均不相同,因此对单丝直径的测量是十分必要的。目前对于单丝直径的测量方法包括两种,一种为基于机械结构的接触式测量,另一种为基于传感器转换的非接触式测量。接触式测量方法即测量设备直接接触被测单丝,其成本低廉、测量方法简便,多采用数显千分尺或传统千分尺,但由于设备原因,在测量时会使得单丝表面产生形变,引入误差,此外,传统千分尺测量不便于记录数据,分析单丝整体的粗细均匀情况,且无法进行在线测量。非接触式测量方法不会直接接触被测单丝,目前,国内采用的非接触式测量方法基于数字图像传感器,通过对图像的分析得出单丝直径数值,但此方法是通过查询像素元个数计算直径,受到图像传感器像素大小的限制,目前,国内常见的图像传感器像素尺寸为8~10微米,此数值远远低于被测单丝精度的精度要求,为实现高精度测量不得不增加光学系统模块或使用定制的高精度图像传感器,这两种方法不仅增加了开发成本且均无法消除数字信号的量化误差。本课题设计了一种基于模拟图像信号采集的高精度单丝直径测量方法,不仅保证单丝直径的测量精... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的提出及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 课题研究内容
    1.4 论文结构安排
    1.5 本章小结
第二章 课题需求及总体方案分析
    2.1 课题需求分析
    2.2 总体设计方案
        2.2.1 测量仪的硬件结构设计
        2.2.2 测量仪的软件设计
    2.3 本章小结
第三章 单丝直径监测仪的硬件设计
    3.1 系统整体框图
    3.2 光电传感器
        3.2.1 传感器的选择
        3.2.2 传感器的原理
        3.2.3 传感器的最终选型及介绍
        3.2.4 黑白全电视信号(CCIR制式)
    3.3 光照系统的设计
        3.3.1 光源的设计
        3.3.2 密闭暗箱的设计
        3.3.3 整体结构
    3.4 微处理器
        3.4.1 微处理器的选择
        3.4.2 主控芯片电路设计
        3.4.3 从控芯片模块
    3.5 信号调理电路的设计
        3.5.1 行、场信号分离电路
        3.5.2 图像信号放大电路
        3.5.3 图像信号整形电路
        3.5.4 电平转换电路
    3.6 通讯模块
    3.7 电源电路的设计
    3.8 显示模块及界面设计
    3.9 本章小结
第四章 直径测量方法设计
    4.1 测量方法的介绍
    4.2 比例系数推导
    4.3 本章小结
第五章 FPGA模块设计及仿真
    5.1 开发环境及系统整体模块介绍
        5.1.1 系统开发环境
        5.1.2 系统仿真平台
        5.1.3 系统模块总体介绍
    5.2 时钟生成模块
    5.3 触发与测量模块
        5.3.1 触发模块的Verilog实现
        5.3.2 测量模块的Verilog实现
        5.3.3 测量触发模块的仿真
    5.4 通讯模块
        5.4.1 通讯控制模块
        5.4.2 串口发送模块
        5.4.3 数据的存储与发送
    5.5 显示模块
    5.6 本章小结
第六章 软件设计
    6.1 STM32开发环境
    6.2 软件流程设计
    6.3 本章小结
第七章 系统调试及数据分析
    7.1 系统调试
        7.1.1 系统的连接
        7.1.2 测量注意事项
    7.2 数据分析
        7.2.1 测量时具体波形分析
        7.2.2 测量数据分析
        7.2.3 误差分析
    7.3 本章小结
总结与展望
参考文献
研究成果
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]运放电路在测试系统中的应用[J]. 王金萍,吴熙文.  电子与封装. 2017(12)
[2]Cyclone Ⅳ系列FPGA的配置方式及其工程应用[J]. 赵勇,孟李林,李小龙.  微型机与应用. 2013(19)
[3]一种接触式圆柱体直径测量方法及装置研究[J]. 秦海波,吴玉国,时礼平,王小芍.  井冈山大学学报(自然科学版). 2013(03)
[4]基于STM32的最小系统及串口通信的实现[J]. 勾慧兰,刘光超.  工业控制计算机. 2012(09)
[5]线阵CCD非接触直径测量系统设计[J]. 王彩霞.  自动化仪表. 2012(04)
[6]高性能单丝技术发展及其产品开发[J]. 芦长椿.  纺织导报. 2011(04)
[7]LS-7000测量位移的应用[J]. 李吉成,黄惟公,王萌.  机电信息. 2010(18)
[8]CCD图像传感器的现状及未来发展[J]. 胡琳.  电子科技. 2010(06)
[9]FPGA器件设计技术发展综述[J]. 杨海钢,孙嘉斌,王慰.  电子与信息学报. 2010(03)
[10]高精度直径测量技术研究的新进展[J]. 王蔚晨,崔京远,黄杨,杜华,朱小平.  现代测量与实验室管理. 2008(06)

硕士论文
[1]基于双光栅的细丝直径测量系统研究[D]. 杨松涛.浙江大学 2016



本文编号：3711829