基于线阵CCD的图像和位置传感系统

最新更新时间:2013-11-25来源: 互联网关键字:线阵CCD  图像  位置传感 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

基于线阵CCD的图像和位置传感系统

摘要:本文介绍的是一种基于线阵CCD的图像和位置传感系统。此系统以C18051F020型微控制器作为下位机,进行CCD的驱动和与计算机(上位机)的通讯等;计算机通过用Labview编写的人机交互软件控制整个系统的运行;上位机和下位机之间以RS232接口通讯。经测试,本系统进行干涉、衍射等一维光学实验收到良好效果;位置传感器的定位粘度达140μm,定位频率达50Hz以上。

0 系统概述
    本系统原理如图l所示,计算机通过RS232接口和C8051微控制器进行通讯,控制整个系统的运行;C8051微控制器控制CCD进行光信号的采集,同时将采集的数据传输至计算机;应用Labview编写的人机交互软件可以全自动地操作整个系统,并对采集的数据进行分析、处理和一维模拟成像。
    平行光通过单缝等光学元件时,会按照一定的光学规律分布,线阵CCD则能够将一维的光信号转化为模拟电信号,再通过一系列的电信号处理,就能够在计算机上显示光强的分布。同时,如果中间的光学器件是一个单缝,则缝的中心点对应的是光强的最大值,通过这个原理能够标记器件的位置信息(如图1)。本系统对弹簧振了和单摆等动力学系统进行了测试,获得了非常好的效累。

1 硬件设计
    本系统的硬件设计主要包括CCD的驱动和信号采集。光电信号转换器件选用的是TCDl200D型CCD,其驱动需要发送SH、φ1、φ2、RS等4个驱动脉冲,其中RS的频率(与A/D转换需要的频率相同)范围是0.02MHz到2MHz,典型值是1MHz。而C8051F020的PCA模块最高可发送11MHz的脉冲,ADC的工作频率达500ksps,完全可以担任驱动CCD的工作。本实验中RS和A/D转换的频率为40KHz。
    具体方案如图2所示,用PCA发送稳定的0.8MHz的方波脉冲,然后通过D触发器,进行2次分频,获得5V,0.4MHz和0.2MHz的方波脉冲(两种频率都各有两路电平总是相反的脉冲),其中0.4MHz脉冲作为RS驱动脉冲,0.2MHz的两路脉冲分别作为φl和φ2的脉冲。同时用定时器2(T2)检测RS,进行计数,确定SH的周期,发送符合要求的SH脉冲。


    对于DOS的采集,本系统选用的是用OP27搭建的减法器等模拟电路进行放大、滤波等预处理。

2 软件设计
    本系统的软件设计包括C8051微控制器的应用程序和人机交互界面的Labview应用程序。
    C805l微控制器的程序流程图如图3所示,配合硬件设置好PCA、ADC等功能的初始化后,直至接收计算机发送的信息,便开始读取CCD的数据,并存储到XDATA空间当中。结束一周期的数据的采集则关闭A/D转换,并判断计算机发送的信息里要求发送整个波形还是进行位置判断,若是前者,则将所有的数据发送到串口的缓存中;若是后者,则判断出转换数据的最大值,再将最大值的位置信息发送至串口,进行完一系列的过程后,则重新开始采集,依此循环。

    Labview采用图形化的G语言进行编程,完成人机交互界面软件的功能。该软件可以实现整个波形图和位置信息的实时采集,历史数据的保存和读取,以及整个系统的开始、停止和复位等控制。


3 测试结果
    系统完成后,我们进行了单缝衍射和阻尼振动的测试实验。实验结果如图5、图6所示,其中图5是单缝衍射的测试图样,该图清晰地反映出了单缝衍射的规律,完整地显示了衍射条纹各级条纹的间距和相对光强值,波形图下方的图样则是对实际条纹情况的模拟,使结果更加简洁、直观;图6是阻尼振动的测试图样,图中同样清晰地展示了阻尼振动的物理规律,经过测试,该系统定位精度达140 μm,定位频率达50Hz以上。


    本系统利用C8051f020型微控制器创新了一种新型的CCD驱动方式,同时与Labview虚拟仪器相结合,可以很好的测量一维光强的变化,并可以对数据进行单个提取和分析(如本文的位置传感等),适用于实验教学、科学研究和生产等许多领域。

关键字:线阵CCD  图像  位置传感 编辑:神话 引用地址:基于线阵CCD的图像和位置传感系统

上一篇:探讨电阻式触摸屏技术
下一篇:基于MLX90129的13.56MHz RFID设计方案

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 20:53

EZ-USB FX2实现图像采集系统
由于图像采集系统采集的数据量大,带宽要求高,以往的图像采集系统通常使用PCI总线实现。但是计算机本身配置的PCI接口数量非常有限,而且拆装PCI接口设备需要打开机箱,一般操作人员并不具备这样的能力,导致系统应用受到限制。USB(通用串行总线)接口列可以完全解决以上难题。首先,USB2.0接口的速度已经达到480Mbps,完全可以满足图像采集系统对速度的要求。另外,USB接口是真正支持即插即用,且允许热插拨的接口,所以目前大量数据采集系统都选择使用USB2.0接口实现。   本文利用SAA7113H实现模拟视频信号解码,并借助EZ-USB FX2单片机CY7C68013将数字图像数据直接通过USB2.0接口传输到计算机,通过P
[模拟电子]
EZ-USB FX2实现<font color='red'>图像</font>采集系统
超级CCD传感器使富士胶片的数码相机图像更清晰
在本篇设计揭密中,我们将审视富士胶片(Fujifilm)公司630万像素的Finepix E550数码相机所用的电荷耦合器件(CCD)传感器。对一部傻瓜型相机来说,Finepix E550的分辨率及其ISO 800标准的感光度和1/2,000秒的快门速度令人印象深刻。实际上,为了实现这些性能目标,富士采用了其专有的超级CCD设计制造了其中的传感器。 在数码静止照相机(DSC)市场,成像技术按图像传感器分为两类:CCD和CMOS成像器。CMOS技术盘踞低端,而高端虽非由CCD独家把持,但它仍是主宰。在富士胶片的超级CCD架构内,传统的x-y阵列被旋转45度,以将像素排成对角线。此举在允许设计师采用相对大的八边光电二极管的同时,
[应用]
通用工业视频图像叠加的设计与实现
     摘 要: 介绍了在工业现场控制中,一种视频图像叠加系统的设计与实现,详细介绍其硬件原理和软件组成,并对该系统的进一步扩充提出了一些措施和方案。     关键词: 图像处理技术 视频信号 同步信号 像素        图像处理技术广泛应用于科学研究、工农业生产、军事技术、医疗卫生等领域。在工业上的应用主要有:机器人视觉的研制、生产过程自动化、产品质量检测、机器零件的无损探伤、人工地震信号处理及地层内部结构的重建等等。本文介绍的项目是为实现生产过程自动化,叠加工业现场视频图像中多种起标识作用的图形,简化以后的数字化处理过程;并且可以通过人机交互,由用户通过按键选择所要叠加的图形。目前市场上有能完
[嵌入式]
基于单片机的线CCD实时检测系统方案设计
CCD(Charge Coupled Devices)电荷耦合器件应用系统的关键技术在于CCD驱动时序的产生和输出信号的采集与处理。目前驱动主要有直接数字电路驱动、EPROM驱动、专用IC驱动、复杂的CPLD驱动等常用的驱动方法,但是它们存在着逻辑设计较为复杂、调试困难、柔性较差等缺点。在数据采集和处理方面,大多数都经过差动放大、采样保持、A/D转换,再通过总线或采集卡等接口与PC机相连。这种系统结构庞大,而且在信号处理、通信软件和界面设计等方面要耗费大量的精力。应该说这种应用系统在静态测量处理方面有其优点,但如果要满足实时控制系统的连续检测要求以及系统体积精小而容易装配等特点,则必须简化驱动电路、数据采集过程和处理方式。本文正是
[单片机]
基于单片机的<font color='red'>线</font><font color='red'>阵</font><font color='red'>CCD</font>实时检测系统方案设计
解析视频监控系统图像处理关键技术
  视频监控就是通过摄像机观测被监视场景中的运动目标,查看、分析、描述、记录其行为,以满足安全防范、远程管理和实时交流的需要。视频监控系统是多媒体、计算机网络和人工智能等技术的综合运用,在视频监控系统中进行图像处理,目的是提高图像视感质量,适应传输网络状况,提取图像的特征或信息,其核心问题是实现以更小的传输带宽承载更高质量的视频,减少运算资源消耗,实现对视频内容的主动感知,对海量视频数据的快速查找、精确定位和灵活呈现,涉及的主要技术包括:视频编解码、视频传输与存储、移动视频技术、视频分析、视频检索等,以下将进行简要介绍。 视频编解码   目前提高视频编码效率的方法可分为两大类:一是在传统的编码框架内继续提高各模块的编码
[安防电子]
思特威推出4MP全系列升级图像传感器新品
思特威推出4MP全系列升级图像传感器新品SC400AI / SC401AI / SC4336 2021年10月13日,中国上海 — 技术先进的CMOS图像传感器供应商思特威(SmartSens), 正式推出三款面向智能安防应用的4MP图像传感器新品—— SC400AI / SC401AI / SC4336 。三款产品作为思特威安防应用高、中、低层级全系列升级的代表,将进一步助推思特威深 化智能视频应用4MP产品线的多元化布局。 随着人工智能技术的日渐成熟,激发了智能安防应用的高清化发展需求。据TSR 2021年最新调研报告显示,2018-2020年,安防应用领域4~5MP产品出货量平均年增长率达到25%。预计到2025
[传感器]
思特威推出4MP全系列升级<font color='red'>图像</font><font color='red'>传感</font>器新品
安防趋势:视频监控传输无线化技术分析
  视频监控接入方式由有线转入无线是一种必然趋势。视频图像传输无线化打破了传统同轴电缆和光纤图像监视受制于硬件连接的不利局面,具有更强的灵活性和方便性,基于无线网络的视频监视系统应运而生。无线视频传输技术的发展已对无线移动网络的架构和协议产生了深远的影响,但由于无线信道带宽资源有限,干扰因素多,而视频信号数据量大,实时性要求高等问题。   无线视频传输技术的发展现状   随着信息社会的发展,人们对安防监控的要求越来越高,除集中地党政机关、企事业单位外,如在海上、山地、矿井、地下室等复杂的环境而无法实现有线网络架设的地方。都需要实现安防视频监控,这就需要用到无线视频传输技术。   目前,市场上无线视频传输技术大多采
[安防电子]
基于FPGA的图像传感器驱动设计
汽车在给人们生活带来便利的同时也带来了交通事故。其中超速行驶是造成交通事故的重要隐患之一。据研究表明,目前针对车辆超速行驶情况的道路抓拍系统中所使用的图像传感器大多为小面阵器件,普遍为100万~200万像素,从而导致抓拍图像的像素比较低、能够同时抓拍的车道数较少等等问题。面对这一系列问题,大面阵的图像传感器便逐渐成了人们关注的热点。在设计过程中,分析了具有500万像素的CMOS图像传感器MT9P401的工作模式,选用QuartusⅡ做为开发工具,使用Verilog HDL语言对驱动电路设计方案进行了硬件描述,并对所设计的驱动时序进行仿真和验证。 1 MT9P401图像传感器介绍 1.1 主要特点 MT9P401是Micr
[模拟电子]
基于FPGA的<font color='red'>图像</font><font color='red'>传感</font>器驱动设计
小广播
最新模拟电子文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved