面阵CCD自准直测量系统研究

发布时间：2017-05-25 11:09

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【摘要】：自准直仪是一种高精度的小角度测量仪器,可用于多面棱体、多齿分度台的检定,还可用于直线度、平面度、相对角位置偏差的测量,它是精密测量、精密加工、仪器制造及相关科研、计量部门必不可少的检测仪器。 目前国内的高精度自准直仪多为一维测量,且测量范围小,智能化程度低。随着科技的进步与发展,仪器制造行业对精密计测技术有了更高的要求,特别是电子技术、传感技术、计算机技术以及现代信号处理技术在精密仪器中的广泛应用,研制一种新型的高精度双轴自准直仪已成为必要和可能。 本课题是采用新型的图像传感器面阵CCD作为光电转换器,应用自准直测量原理,研制一种新型的、高精度、双轴、大范围、智能化的自准直仪。研制工作包括对仪器的机械结构、光学系统、硬件电路和软件系统的设计、安装、调制及最终的检测验证。 在光学系统中,采用了高性能的LED发光管组成的阵列光源,采用了折反式光路,减小仪器体积。 在硬件电路中,采用DSP嵌入式开发系统,提高数据的处理速度,使用可编程逻辑器件FPGA实现对外围接口电路的逻辑控制。 在软件系统中,研究了CCD亚像元细分原理并建立了数学模型,采用软件细分的办法,使测量的分辨力和精度大大提高,在软件的编制上,采用C语言编程,模块化设计,具有良好的结构、可读性和可移植性的特点,在人机交互方面做了大量的工作,测量界面丰富,使仪器具有良好的操作性。 对样机进行了各项性能和技术指标的检测,并对误差进行了分析。样机测量范围大于±300″,测量精度0.2″,分辨力优于0.01″。
【关键词】：CCD 自准直仪 细分 DSP
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH741.23
【目录】：

• 第一章 绪论12-17
• 1.1 自准直仪简介12
• 1.2 自准直仪发展概述12-15
• 1.2.1 发展现状13-14
• 1.2.2 发展趋势14-15
• 1.3 课题来源与主要研究内容15-17
• 第二章 总体方案及光学系统设计17-27
• 2.1 总体方案设计17-19
• 2.1.1 自准直仪总体设计17-18
• 2.1.2 系统组成18-19
• 2.2 自准直仪基本理论19-24
• 2.2.1 自准直原理19-20
• 2.2.2 自准直仪的几种主要瞄准读数方式20-23
• 2.2.3 自准直仪的几种主要光路形式23-24
• 2.3 CCD双轴自准直仪光学系统设计24-27
• 2.3.1 光源的选择24-26
• 2.3.2 主光路设计26-27
• 第三章 图象传感器与图像处理技术27-44
• 3.1 图象传感器27-35
• 3.1.1 CCD芯片与CCD相机27-30
• 3.1.2 CMOS芯片与CMOS相机30-32
• 3.1.3 CMOS图像传感器与CCD的比较32-34
• 3.1.4 图像传感器的选择34-35
• 3.2 图像处理技术35-44
• 3.2.1 图像滤波35-40
• 3.2.2 亚像素细分技术40-41
• 3.2.3 CCD二维自准直仪中的图像处理方法41-44
• 第四章 电器系统设计44-56
• 4.1 硬件电路设计44-49
• 4.1.1 DSP与FPGA44-46
• 4.1.2 存储器46
• 4.1.3 液晶显示与触摸屏46-49
• 4.2 软件设计49-56
• 4.2.1 主程序设计49
• 4.2.2 中断程序设计49-50
• 4.2.3 子程序设计50-56
• 第五章 实验验证与误差分析56-63
• 5.1 实验验证56-61
• 5.1.1 实验内容56
• 5.1.2 实验方法与实验数据56-61
• 5.1.3 实验结论61
• 5.2 误差分析61-63
• 第六章 全文总结与展望63-65
• 6.1 全文总结63
• 6.2 展望63-65
• 参考文献65-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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5 林玉池,于建;光电自准直仪现状与展望[J];宇航计测技术;1999年06期

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8 吴晓波，，钟先信，刘厚权，张启明;应用多项式插值函数提高面阵CCD尺寸测量的分辨力[J];仪器仪表学报;1996年02期

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本文编号：393524