高速单像素相机数据采集系统

研究了在压缩感知基础上发展起来的3D单像素相机的成像机制。基于现场可编程的阵列(FPGA)和FMC子板设计了一种可以代替雪崩光电二极管(APD)单光子探测器的高速3D单像素数据采集系统,以提高现有3D单像素相机系统的数据采集速度、降低系统成本。该系统基于Xilinx公司的FPGA和4DSP公司的FMC126子卡,配合高速光电探测器来实现对光信号的高速采集,同时获得目标物体反射光的光强信息和纵向距离信息,其采样率为5GS/s、分辨率为10bit。系统采用脉冲采样模式,最大程度地降低了数据量和计算成本。实验结果表明:在用800ps半脉宽的脉冲激光器作为光源时,可以得到20cm以上的纵向分辨率,每次数字微镜阵列(DMD)调制后的采集时间由目标物体的纵向长度决定。该系统也适合激光三维成像,脉冲激光测距等方面的应用。     

基于信号完整性分析的高速电路设计

随着电子系统时钟频率的日益提高,确定和解决信号完整性问题越来越关键。文章以设计一种高速高精度数据采集系统为例,通过信号完整性分析,解决高速电路中的反射、串扰和时序错误的问题。     

基于像素空间投影分析的刀具磨损状态监测

采用基于工件表面纹理图像的像素空间投影的统计分析方法来判断刀具的磨损状态，通过对纹理图像的Sobel算子转换以及梯度图像的阈值化来统计像素空间投影后形成的累计面积，并分析该累计面积的变化趋势以判断刀具的磨损情况。实验结果表明，基于像素空间投影的纹理分析方法能够较好的适用于刀具状态监测。     

基于像素级偏振相机的超像素校正

针对像素级偏振相机中偏振片单元由于刻划精度和透过率的差异导致偏振片阵列的非均匀性,提出了一种带有角度约束的最小二乘超像素校正方法。建立了带有角度约束的校正优化算法的数学模型,加入了超像素的标量增益和暗补偿参数。最后,搭建了以微偏振片为核心的积分球标定系统,进行了仿真实验和成像实验。结果表明:与最小二乘法相比,本文算法在有效地校正偏振度和非均匀性的同时也校正了超像素内振幅的非均匀性,重建角度的准确度提高了10%。经过插值处理后,边缘表现更为明显,有效减少了插值过程中所产生的噪声,提升了成像质量。     

刀调仪的亚像素边缘检测技术研究

边缘检测技术是刀具预调仪的刀具图像处理的核心技术。文中利用基于阈值进行边缘提取的思想,实现了亚像素级别的边缘检测,可以将边缘检测的精度提高10倍以上,为进一步提取刀具参数奠定了基础。     

高频信号动态测试中的信号完整性分析

结合高频信号测试仪使用环境的特点及要求,分析了影响高速数据采集电路信号完整性的主要因素,针对高频信号的反射和串扰,分别从多层PCB板的层叠设计,差分信号传输线蛇形布线,添加阻抗匹配网络几方面进行了信号完整性设计。建立差分信号传输线拓扑网络的模型并通过仿真确定了阻抗匹配网络的结构和参数,减小了由于传输线阻抗失配引起的信号反射与串扰;对电源完整性进行分析,通过内电层分割和滤波电容网络减小了电路中的地弹现象,从而降低了测试仪的系统噪声。最后通过模拟环境下的实验验证了高速数据采集电路的信号完整性分析,实验结果表明通过信号完整性设计提高了测试仪的抗干扰能力,所采集的数据可靠有效。     

亚像素图像测量的研究

作为仪器仪表行业广泛采用的一种检测、计量手段,图像的非接触测量方法具有诸多优势。很多情况下,出于对被测物理量实际应用的考虑,往往在测量精度上提出了更高的要求。在不改变光组放大倍数和成像传感器分辨率的前提下,解决这一需求的最有效手段就是进行亚像素级测量。本文首先对图像非接触测量系统的组成做了原理性介绍和讨论,而后分别就光流法、相关拟合法、相位相关配准法、相位奇点法做了具体理论阐述。文中就激光散斑微位移测量的研究方法进行展开,进而借助一系列数学模拟和仿真手段,对上述方法一一做了0.1像素级精度的亚像素计算试验,并给出了具体测试结果和试验曲线。最后结合试验效果,论文给出了试验结论。     

平板探测器坏像素校正方法研究

讨论X射线系统中平板探测器的坏像素产生原因并归纳分类。研究坏像素的探测、校正矩阵的生成和对坏像素的校正方法。通过仿真模型对所提出的校正算法进行了验证,通过比较重建图像的信噪比对该算法的效果进行了评估。研究结果表明,平板探测器的制造缺陷等固有噪声源将在重建图像中被增强,并表现为大量的条纹和环形伪影;通过校正,重建图像中的上述伪影明显减少,图像质量得到改善,且系统的低对比度探测能力也得到相应提高。     

高速PCB中过孔电容的分析

采用有限差分的方法对高速PCB板上的过孔电容进行计算,计算出不同尺寸下过孔的寄生电容,并与其他方法得出的电容值进行比较验证其精度,给出了过孔电容值的估算法。     

基于4-TFT的OLED像素驱动电路研究

为了延长有机发光显示器件(OLED)的使用寿命,从提高开口率的角度进行探索,针对4-TFT像素驱动电路进行了改进设计,实现了开口率的提高和使用寿命的延长。为基于4-TFT的OLED单元像素驱动电路的设计和分析提供了一种改进思路。     

奥氏气体分析器误差产生根源分析及对策

从理论和实践两个方面阐述了奥氏气体分析器分析半水煤气时误差产生的根源及采取的措施。     

Multiport vector network analyzer calibration using the generalized 3-term error model

A generalized 3-term error model, where only three error matrixes are defined, is proposed for the calibration of n-port vector network analyzer (VNA) with n + 1 measurement channels. In this model, the node is replaced by the complex vector, and correspondingly the branch gain is represented by the complex square matrix. According to this error model, which also obeys the fundamental rules of flow graph, the formula for actual scattering matrix of an n-port DUT can be deduced. Finally, the actual S-parameters of a four-port device can be corrected and they are compared with the measurement results by Agilent VNA E5071B. The good agreement attests the precision of the calibration algorithm.     

CCD像素响应不均匀的校正方法研究

在机器视觉的应用中,人们习惯认为CCD输出的像素灰度值反映了目标的图像信息,因此大多数情况中忽略了灰度值的标定,但由于CCD中存在的暗电流和像素的不均匀性,其上的每个像素在同一辐照度下形成的灰度值,并不相同,所以在光学精密测量过程中,需要对CCD各像素的灰度值进行校正,使其在相同辐照度下,输出确定的灰度值,以便反映目标的正确信息。文中通过对造成CCD像素灰度不均匀的原因详细分析,提出了一种基于最小二乘法的CCD非均匀的校正算法,该算法通过求取期望灰度值和辐照度的关系参数,推导出了像素的补正参数。仿真表明,该方法能有效地校正CCD像素的非均匀性。     

基于VerilogHDL的MTM总线从模块有限状态机设计

针对MTM总线从模块的设计需求,在分析MTM总线通信协议基础上,给出了MTM总线从控制模块的有限状态机模型。该有限状态机作为从控制模块的核心,主要用于完成控制MTM总线从模块的消息传送顺序。分析了MTM总线结构体系和有限状态机设计的主要方法步骤,通过QUARTUS II开发平台,基于Verilog HDL语言对该有限状态机进行了设计实现与仿真验证。基于该有限状态机的MTM总线从通信模块已经设计实现,并在工程中得到应用,性能稳定。     

基于构件的时频分析仪的研究

介绍了一种基于构件的软件体系结构,针对非平稳信号的特点,结合现有的时频分析方法和理论,提出了构件化时频分析仪的总体设计框架和开发模型,其仪器设计的主要内容是功能构件设计和仪器面板构件的设计.本文以按钮构件为例介绍仪器面板构件库的设计过程,以谱图(SPEC)功能构件为例介绍仪器功能构件库的设计过程.结合工程实际,采用构件化软件开发方法,成功开发了实用的构件化时频分析仪,并通过实例验证了仪器的正确性和实用性.     

加工误差和变形作用下的误差传递模型研究

针对零件加工误差和变形误差对装配误差的耦合影响问题,研究了一种采用小位移旋量(Small Displacement Tor-sors,SDT)、齐次坐标变换理论建立的包含零件加工误差和变形误差的装配误差传递模型.首先,分析了两零件配合时由于零件加工误差和变形误差造成的装配误差.其次,对零件配合面点云数据和ANSYS分析的变形节点数据进行拟合.最后,采用SDT和齐次坐标变换理论建立装配误差传递模型.结果表明,通过该模型计算出的装配误差与真实装配情况一致,为误差控制、装配体末端误差预测以及关键误差源的识别提供了理论基础.     

基于乒乓操作的千兆MAC中的FIFO设计

针对机栽一体化高帧频相机设计中存在的高速图像数据的传输问题,提出一种在FPGA芯片上开发千兆MAC的实时解决方案.采用千兆MAC和外部PHY相结合的方式设计千兆网卡,实现高速实时传输高帧频视频图像数据的目的.设计中采用FPGA内嵌的块存储,在千兆MAC核内设计同步FIFO,利用Verilog硬件描述语言,在XILINX...     

一种新型电能质量分析仪的研究

介绍了一种新型三相电能质量分析装置.该装置以TMS320LF2407A DSP为核心处理器,通过CPLD对各种控制逻辑进行有效管理,由高精度AD对三相电压、电流信号进行采集,实时监测电网三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、电网频率等基本信息量,同时具备谐波分析功能,能够测量电压闪变以及三相不平衡度.通过LCD及键盘操作实现人机交换,还可通过串口将数据上传至上位机.     

基于边缘像元投影的微小轴承亚像素边缘检测

对于微小轴承的内径测量,基于机器视觉的非接触测量技术具有广阔的应用前景。针对轴承的边缘像素点,投影将感光像元划分成感光值不同的两个部分,像素单元的最终灰度值为投影两侧局部灰度统计值的面积加权平均值,取该像素的矩形邻域,并对其邻域灰度值进行高斯加权处理,将边缘投影按泰勒公式展开为二次曲线得到高精度亚像素边缘。针对微小轴承进行实验,将本文算法与基于直线拟合的方法进行比较,每毫米包括约217.18个像素,检测的圆度提高0.04%以上,标准差减少不少于7.27%,因此可更准确获取微小轴承内径的亚像素边缘。     

基于FPGA的最小偏差法插补器设计与实现

在Xilinx ISE开发平台上,运用硬件描述语言Verilog HDL语言设计了最小偏差法直线插补程序与圆弧插补程序,并使用M0delSIM 6.1进行了功能仿真,选用Xilinx公司Spartan-3E系列的器件进行下载配置,硬化实现了最小偏差法插补器.该插补器结合ARM处理器可以构成高速高精度数控系统.