基于SOC的线阵CCD图像采集单元设计

为提高工业在线视觉检测系统中CCD图像采集单元的性能,使用Xilinx公司生产的Virtex-II Pro系列FPGA,采用标准IP Core结合用户逻辑模块的方式设计了基于SOC(片上系统)的线阵CCD图像采集单元.在介绍图像采集单元整体结构及工作过程的基础上重点介绍了如何设计片上系统中的用户逻辑模块以输出CCD及A/D驱动脉冲,并利用Virtex-II Pro内部的双端口BlockRAM实现对CCD图像数据的采集和存储.基于片上系统的线阵CCD图像采集单元具有结构紧凑、采集速度快、通用性及可扩展性强等特点.     

微型光谱仪数据采集系统设计与标定

针对目前多采用CCD作为微型光谱仪的光电探测,文中介绍一种利用日本滨松公司的一款高性能线性CMOS图像传感器S11639-01设计了一款微型光谱仪。图像传感器的驱动及光谱仪数据采集系统控制均采用ARM Cortex-M7内核的32位处理器STM32H743芯片。系统硬件电路结构紧凑、数据采集分辨率高、传输实时性好。光谱仪的光路结构由入射狭缝、平场凹面光栅、线阵CMOS探测器组成,该结构相对简单,有利于光谱仪的微型化。采用美国海洋光学标准低压汞灯和卤钨灯对光谱仪进行实验测试,实验所得数据通过波长标定、光谱自动寻峰等技术进行处理,可以得到该系统光谱响应范围220 nm-950 nm,光谱波长标定误差低于0.05 nm,系统最小分辨率1.153 nm,线性度在99.898%以上。     

基于USB总线的线阵CCD数据采集系统

文中介绍线阵CCD的USB总线数据采集系统的设计和实现。该系统利用CPLD设计线阵CCD的A/D和二值化数据采集电路,利用专用USB接口芯片CY7C68013设计数据采集计算机接口电路,实现了对线阵CCD输出信号的数据采集和快速处理。该数据采集系统可广泛应用于线阵CCD检测领域。     

镀膜玻璃在线质量检测系统的研究和实现

基于光学的色散原理，本文研制了一种可以在线检测镀膜玻璃光学性质的仪器。该仪器采用光纤作为传光载体，利用线阵CCD与光栅的配合完成对玻璃透射和反射光谱测量。光纤对光的发射和接收避免了杂散光的干扰噪声；光栅和高灵敏度的线阵CCD可实现高精确度的光谱采集。通过计算机强大的计算能力，可以实现透射率、反射率、各种色差测量和显示，如CIE1931色坐标（x，y）以及CIE1976色坐标（U，V，W）等，并且能够反馈给生产线，实现对镀膜玻璃光学特性的在线检测及生产线的自动控制。     

高灵敏度CCD光电信号检测系统的设计

高灵敏度线阵CCD常用于光谱仪的精密科学仪器中,设计优良的光电信号检测系统有利于充分发挥高灵敏度CCD的作用.为了充分发挥高灵敏度CCD的作用,提高脉动光谱信号的质量和仪器的性能,本文在埋沟道型IL-C6-2048C线阵CCD基础上,根据CCD的输出信号是负极性的离散模拟信号并且混杂有幅度较大的复位脉冲干扰的特点,设计电路对CCD输出信号进行适当的预处理.对于预处理后的信号含有1/f噪声和低频噪声的问题,本文采用了相关双采样技术提高了动态光谱检测系统的信噪比.为了提取信号的特征及对信号进行后期处理,本文设计了高速的ADC对CCD信号采集.整套系统可以大幅度提高CCD信号的质量与精度.     

CCD快速光谱辐射测色测光仪的研制报告

介绍用线阵ＣＣＤ探测器研制的快速光谱辐射测色测光仪。该仪器由象面平直的光栅光谱仪、ＣＣＤ阵列探测器（包括驱动器和接口）、微机及打印机组成。给出该仪器的用途、原理、定标方法和测量精度     

基于CPLD的线阵CCD驱动电路的设计

采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为控制单元,设计一款驱动电路以产生线阵CCD需要的驱动信号。利用硬件描述语言(HDL)进行CPLD功能模块以及逻辑单元的设计,不仅发挥了CPLD"可编程"的特点,而且为用户提供较多的信号接口,具有较强的灵活性和稳定性,提高了CCD驱动脉冲的准确性。在介绍驱动电路工作原理的基础上,给出了驱动脉冲时序的设计方法,并通过电路测试数据验证该电路的有效性。实验结果表明:该驱动电路输出的驱动脉冲,完全满足线阵CCD的需要,整个驱动电路工作比较稳定,其输出信号具有严格的时序关系。该驱动电路可以集成到无接触测量系统中,用来产生线阵CCD所需的驱动脉冲,并且有较高的精度。     

近景线阵CCD数据采集系统的设计与实现

针对Kodak的RGB三色线阵CCD-KLI14403设计一款基于CPLD的高分辨率线阵CCD实时数据采集系统.系统利用Verilog HDL进行程序设计实现CPLD对各个功能模块和逻辑单元的时序控制,设计采用线阵CCD作为系统图像传感器,以图像专用A/D处理芯片对CCD的输出信号进行噪声处理和模数转换,最后通过USB2.0接口实现上位机与下位机之间控制指令和采集数据的实时传输.这种设计方法不仅降低了对系统各模块之间的协调控制难度,而且具有驱动时序精确、抗干扰性能良好、输出信号稳定等特点.实验结果表明,该设计系统可以有效地完成图像数据的采集和传输,达到了预期效果,且设计灵活,系统性能较好,具有一定的通用性和科研价值.     

线阵CCD图像采集与电气传动的数字同步控制

介绍了线阵CCD驱动时序、传感特性和基于DSP的线阵CCD驱动电路。给出了线阵CCD时序驱动与电气传动的同步控制方案。分析了线阵CCD图像采集与电气传动的数字同步控制的工作原理及其数字同步控制的实现方法。PLC根据触摸屏设定的速度,给出线阵CCD的驱动频率及其DSP的定时常数。同时,PLC给出伺服脉冲频率,经伺服系统实现对传动机构的速度控制。使线阵CCD的图像采集速度与平面运动物体的速度保持精确同步。     

基于FPGA的线阵CCD高速非接触检测系统的研究

本文旨在设计一个基于FPGA的线阵CCD高速非接触在线检测系统。通过选用线阵CCD器件作为感光传感器来采集光信号;采用FPGA来产生并控制系统时序,包括CCD的驱动时序、模数转换时序及ADSP采集数据同步时序;结合DSP高速图像处理性能,采用高效的浮动阈值二值化算法对采集到的数字图像信号进行处理;通过对光学系统的定标最终给出了实验待测圆柱体的直径。实验结果表明,该系统相对传统的测量系统具有高速的优点。     

基于Linux的嵌入式生化分析仪信号采集系统驱动程序设计

为了满足生化分析仪小型化、智能化的发展要求,同时以适应现代数据采集系统朝着快速、高精度,以及多参数等发展趋势,本文提出了一种嵌入式生化分析仪的信号采集系统驱动设计方案。该方案在分析了仪器信号采集系统工作原理的基础上,根据所用芯片特点,结合嵌入式电路I/O端口设计,采用最新的Linux-2.6内核技术,设计了信号采集系统在Linux下的驱动程序模块,实现了数据的采集工作以及对前端CCD积分时间的软件控制。经测试,该方法采集数据达到了很高的实时性和稳定性,同时由于驱动程序中以参数形式实现了仪器前端CCD积分时间的灵活控制,提高了整个嵌入式生化分析仪的测量精度。     

基于TCD1501C的光信号采集与存储系统

探讨基于线阵CCD TCD1501C实现光信号高精度测量的可行性。设计方案采用CPLD产生CCD驱动脉冲和部分系统时序,CCD输出信号经A／D转换芯片TLC5510采集后通过FIFO芯片CY7C464缓存后向上位机传送。提出了具体的系统电路设计方法和部分驱动的编程源代码。原理样机已运用于微形变测量的光纤出射条纹检测中,具有集成度高、性能稳定、精度高、成本低的优点。     

近红外光谱仪数据采集系统的研制

根据阵列检测型近红外光谱仪对采集卡动态范围和信噪比的要求,设计和实现了以USB2.0为通信协议的16位数据采集系统。系统采用Δ-∑模数转换器ADS1610,将CCD信号数字化。应用可编程逻辑技术,实现了TCD1304检测器的驱动和积分时间的256挡选择。系统的有效分辨率为15位,信噪比为58 dB,缓存容量为4K×16 bit,CCD积分时间30 ms~0.5 s可编程控制。研制的采集系统与分光系统结合,具有很好的市场价值和应用前景。     

反针孔摄像装置实验系统的设计

针对现有反针孔摄像装置的设备功能单一、识别精度较低、实时性较低等不足,设计了一套反针孔摄像装置实验系统。该系统采用四象限红外探测器,扩大了探测区域,基于自主划分的区域显示探测结果,通过STM32单片机将数据传输到配套APP,方便用户实地实时查看结果。同时利用ESP8266 WiFi模块攻击摄像头连接的网络,阻断数据传输,保证用户隐私安全。通过该实验,学生加深了对检测技术等相关理论的理解,熟悉利用单片机进行开发的流程,提高了解决实际问题的学习和实践能力。     

基于Android系统的电力谐波检测仪

基于目前电力系统电能质量现状设计了一款基于Android系统的便携式电力谐波检测仪。介绍了检测仪硬件实现方案和软件设计方法。数据采集模块基于16位,6通道同步采样芯片AD7606,上层Cortex-A9平台搭载Android操作系统,完成检测系统配置,实现了数据处理、数据存储、人机界面控制功能。采用加窗FFT算法完成数据处理,降低了栅栏效应和频谱泄漏造成的检测误差。测试结果表明,该检测仪能够提取电能谐波信息,满足电力谐波检测要求。     

基于ARM的心电监护仪的设计与实现

心电监护仪能长时间连续记录心电数据,一直以来是医院病房不可缺少的医疗仪器,如今在家庭中的应用也越来越普及。基于ARM微处理器,设计开发了一种心电监护仪。采用AD8232作为ECG前端采集芯片来获取心电信号,结合放大、滤波电路,将前端信号放大后再进行滤波除噪处理。使用STM32微处理器作为心电信号处理芯片,对心电信号进行模数转换,通过蓝牙模块ATK HC05发送至智能终端,实现在智能终端上的心电图形绘制与实时显示。系统设计中,充分考虑了心电电极的导联脱落检测以及低功耗模式实现,因此实现的心电监护仪具有数据准确,携带便捷等优点,必将在市场上得到广泛使用。     

基于LabVIEW的紫外ICCD相对光谱响应测试

针对传统测试方法自动化程度低、操作复杂的不足,设计了一套基于虚拟仪器的全自动紫外ICCD相对光谱响应测试系统。该系统以高灵敏度的科研级光谱仪QE65000作为参考探测器,以LabVIEW为软件开发平台,将紫外ICCD图像采集、QE65000数据采集、单色仪控制、位移台控制、试验结果记录和处理等功能融为一体,实现了基于直接比较法的215~400nm光谱范围的紫外ICCD相对光谱响应的全自动化测量,测量最大不确定度为5.45%。利用该系统对国内、国外ICCD进行了对比测试,为紫外ICCD探测器的甄选、参数性能评价提供了重要参考,也为国内ICCD的改进优化提供了指导。实验证明,该测试系统操作简单、运行稳定、自动化程度高,极大地提高了测试效率。     

基于四象限探测器的线性光学电流互感器

基于径向检偏原理的线性光学电流互感器(OCT)将磁致旋光角转换为同步旋转的光斑图像,通过电荷偶联相机对光斑条纹定位实现电流测量,克服了传统光强检测模式的动态测量范围窄、非线性、光功率依赖性、线双折射干扰和温漂等缺陷。但是其图像检测方法仍然存在成本高、分辨率低、算法误差大等问题,尤其是在小电流测量时误差较大,难以达到S级要求。针对这些问题,提出了一种采用四象限探测器测量光斑图像旋转角的方法并应用于线性OCT中,具有成本低、算法简单、分辨率高、精度高等优点。经过理论分析和实验验证,在±40°磁致旋光角范围内测量分辨率提高了近100倍,测量准确度从0.5级提高到了0.2S级,图像检测单元的成本降低了95%以上。