【57页】毕业论文：在线实时自动检测系统设计与分析开题报告文档原创精品

随着科学技术的发展，具有非接触高速度高精度便于数字化，易于和计算机相结合，易于自动化，因此可应用在诸多领域。

电荷耦合器件，简称是世纪年代初发展起来的种新型高精度半导体器件，它具有自扫描灵敏度高分辨率高的特点，从出现至今，发展迅速，分辨率越来越高，功能越来越完善，利用可以满足高速高精度以及非接触测量的要求，目前在光电成像领域具有重要的地位和广泛的应用。

要研究内容第二章系统总体方案设计总体方案设计系统特点及主要技术指标第三章光学系统设计光源的选择光学系，摘要英文摘要ⅡⅣ第章引言课题研究的目的和意义课题的国内英文摘要ⅡⅣ第章引言课题研究的目的和意义课题的国内外研究现状本论文的主，部分内容简介，，摘要英文摘要ⅡⅣ第章引言课题研究的目的和意义课题的国内外研究现状本论文的主要研究内容第二章系统总体方案设计总体方案设计系统特点及主要技术指标第三章光学系统设计光源的选择光学系统设计基本原理介绍光学系统设计第四章驱动电路与视频信号处理电路设计器件电荷耦合器件的结构电荷耦合器件的特性参数器件的选择的性能及特点的引脚驱动电路的设计视频信号处理电路设计输出视频信号的预处理输出视频信号的二值化处理方法视频信号二值化处理电路第五章数据采集系统设计采集控制系统的设计单片机及其外部扩展单片机介绍程序存储器与数据存储器转换设计串行通信设计数码显示电路设计电源电路设计第六章单片机软件系统设计主控制模块数据通信与处理模块控制驱动程序第七章误差分析误差分析测量原理误差像元灵敏度不均匀误差偶然误差结论参考文献致谢附录第章引言第章引言课题研究的目的和意义随着科研和生产的迅速发展，对透明或不透明的棒件管件以及线件等工件的直径尺寸实现快速高精度非接触操作方便和稳定可靠的检测是非常必要的，例如对电缆电线钢丝裸铜线轧钢纤维橡胶小钻头灯丝的生产加工和测量这些线材和棒料往往都是在自动化生产线上加工的，加工速度快，生产效率高，其加工水平的提高往往是与测量技术的不断提高密切相连的，可以说产品质量在很大程度上是由监测仪器的精度所决定的。

应用传统的接触测量，由于接触力的作用，测量精度较低，而且无法实现动态测量应用普通光学测量，测量时间较长，而且无法实现在线测量。

目前，尺寸的测量要求无论是在研究方面还是生产方面都有了新的要求，特别是在如何提高测量精度加快测量速度非接触检测上提出了更高的要求。

本课题提出的这项具有现实意义的检测方法，采用了激光技术与技术相结合的光电传感技术，可实现细丝直径在线非接触自动测量，它与电子学计算机技术相结合可构成具有实际应用价值的自动检测系统。

随着科学技术的发展，具有非接触高速度高精度便于数字化，易于和计算机相结合，易于自动化，因此可应用在诸多领域。

电荷耦合器件，简称是世纪年代初发展起来的种新型高精度半导体器件，它具有自扫描灵敏度高分辨率高的特点，从出现至今，发展迅速，分辨率越来越高，功能越来越完善，利用可以满足高速高精度以及非接触测量的要求，目前在光电成像领域具有重要的地位和广泛的应用。

通过以上分析，应用高精度传感器电荷耦合器件，研发种高精度在线实时自动检测仪用于上述细丝直径钢管内外径的精确快速在线检测，具有重要的现实意义。

第章引言课题的国内外研究现状按检测方式的不同，国内外对内径尺寸的检测主要分为人工检测和自动检测两类。

人工检测般使用接触物体的计量工具如螺旋测微器百分表等或者人工判读的非接触光学仪器，可以直接取样接触测量或者利用超声波测厚仪来测量。

其中传统的检测方法采用千分尺人工测量，随机抽取产品，分别测出壁厚和外径，然后取平均值的方法得到该批样品的平均壁厚平均外径以及平均内径。

该检测方法速度慢，效率低，检测精度低，且人为因素影响大，难以满足大批量生产检测的要求。

近年来随着的产生与发展，国内外常采用作为光电转换器来检测管状物体的内外径。

器件是种光电相结合的器件，它能通过光电转换，将非电量的光学图像变换成电信号，这对于后续的信号处理极为有利。

利用器件本身所具有的自扫描高分辨率高灵敏度结构紧凑像素位置准确等特性进行测量时，无须配置复杂的机械运动结构，从而减小了产生系统误差的来源。

将应用于几何量测量中具有测量精度高价格低廉易于维护操作容易等优点，可以实现高效率自动化动态检测非接触测量等要求，在工程实际检测中，尤其是在小尺寸的测量方面具有很强的优势。

随着超精加工和微细加工技术的发展，尺寸的下限越来越小，精度要求越来越高。

随着新的测量原理和方法的开发，小尺寸测量的分辨率和准确度也不断提高。

些新的测量技术在几何量测量技术中正在或已经开始得到应用，例如测量电子显微镜测量电视显微镜测量计算机辅助测量等等。

从这个意义上来说，小尺寸测量乃是体现精密测量超精密测量的个重要方面。

对细小窄薄等小尺寸测量，历来拉，必须接，输入模块数据输出控制线，内部上拉输入模块数据指令写入控制线，内部上拉，必须接，输入数据输入输出，内部上拉，必须接，输入输出负电源，接地线，必须接，无屏工作电压调整，可调整视角对比度，必须接，输入正电源，必须接，输入定时器输出，集电极开路输出，不用可不接输出压电陶瓷蜂鸣片驱动极输出压电陶瓷蜂鸣片驱动极输出与单片机的连接示意图如图所示。

图与单片机接口电路口第五章数据采集系统设计电源电路设计的工作电压为。

传统的供电方式是采用交流供电，经变压器整流电路及稳压电路将交流电转换为输出电压恒定的直流电压，对各个元器件的精度要求比较高，难以保证输出精确稳定的电压。

本系统采用总线供电，总线电压为，可以为驱动提供电压，同时通过将转换为输出，为供电。

是公司生产的电流控制型集成芯片，主要应用于升压开关稳压电源中，其外围电路简单，输出电压稳定，电路原理如图所示。

图电源电路图第六章单片机软件系统设计第六章单片机软件系统设计系统软件的设计思路如下本文利用高灵敏度的线阵传感器接收字线形激光束来标定距离，工作波长，光敏元在空间上和电气上彼此，其输出的电荷包空间分布成比例关系。

激光束经线阵转换为视频信号后，视频信号经过低通滤波二值化处理电路数据采集电路送入计算机自动处理并得到标定距离值。

是在时钟脉冲控制下利用移位寄存器的功能实现电荷包的读取与输出，形成系列幅值不等的时钟脉冲序列。

本系统采用作为主控制器的处理器，运用汇编语言采用模块化结构对其进行程序设计，系统软件主要完成控制数据采集和数据处理功能，主要分为主控制模块单片机与计算机通讯模块和计算机数据处理模块。

主控制模块主控制器主程序流程图如图所示。

由图可知主程序首先进行初始化操作。

定义说明常量变量名称和地址中断向量及接口数据口和命令口地址，初始化寄存器包括波特率寄存器控制寄存器串行口控制寄存器等，设置堆栈指针，进行中断初始化，清中断寄存器，开放外部中断串行口中断，并初始化，设置工作方式，初始化完毕后开放总的中断开关，调用数据采集与预处理子程序数据通讯子程序和显示子程序，开机时显示复位正常信息，之后循环等待中断的来临。

为了减少噪声信号对采集数据的影响，在硬件滤波的基础上，对个采样点进行多次采样。

在次采样中，为了保证的工作频率和转换器的转换频率相匹配以及保证采集数据的稳定可靠，系统根据的速度和的转换频率来确定个周期内的采样点数。

采样周期数是由输出的有效像元的个数和个周期内的采样点数的比值来确定。

在每个周期信号的上升沿到来时，通过置初值，采集每行的第个采样点，在该周期内其余点的采样是通过回应中断，重置初值，输出连续的负脉冲信号来控制，从而实现多周期等间隔的采样在数据滤波系统采用均值滤波和中值滤波相结合的方法对多次采样结果进行数字滤波，降低噪声的影响，提高系统的检测第六章单片机软件系统设计精度信数据通讯中将滤波后的数据通过串口传送给上位机，以便微机对采集数据作进步数据处理。

图主控制模块程序流程图数据通信与处理模块主控制器需将细丝直径值送到计算机进行下步处理。

此时单片机与计算机指机进行串行通讯。

单片机串行口有三种异步工作方式分别为单工半双工和全双工操作和种同步工作方式。

其中方式为标准异步通开始堆栈指针初始化寄存器初始化中断初始化计数器初始化开中断开关调用数据采集及预处理子程序调用通信子程序调用显示子程序循环等待中断第六章单片机软件系统设计讯方式，可完成全双工操作，即可同时进行发送和接收两个方向的传输，其通讯格式为每位构成串行帧，其中位起始位，位数据位最低有效在前，位停止位。

其中起始位和停止位在发送时是自动插入的。

在该方式中，用于发送数据，用于接收数据。

主程序流程如图所示。

图主程序流程图开始系统自检正常否系统初始化多功能选择参数置入测细丝直径是否测量完毕显示出错否是否是调用误差修正子程序调用显示打印子程序结束是否第六章单片机软件系统设计控制驱动程序从口发出转移脉冲，由工作特点，个周期中只少要有个脉冲，即，若时钟脉冲的频率为，则转移脉冲频率应大于即其周期为，部分程序如下汇编程序设置工作方式设置计数初始值启动查询计数溢出输出第七章误差分析第七章误差分析误差分析测量精度是测量技术的主要标志之，通过误差分析，可以对实际检测系统的性能指针进行评价。

同时，也可以为应用系统开发和改进提供依据。

本测试系统综合了光学精密机械电子学及计算机控制等多方面内容，各部分对测试结果均产生定的影响。

其中光学系统存在场曲和像差误差机械系统存在装校误差电子学系统也都会存在电磁干扰，电源波动等误差。

以下主要从测量原理系统结构及器件特性等方面进行误差的分析。

测量原理误差由公式可得细丝的直径。

其中，为激光器波长