基于FPGA的高精度薄膜宽度控制仪设计

为了达到薄膜生产指标,利用线阵电荷耦合器件(CCD)进行数据采集测量,反射式红外光电传感器作为反馈控制,并以现场可编程门阵列(FPGA)为核心控制器,设计出一种高精度薄膜宽度控制仪.该装置能在精确检测出生产薄膜的宽度同时,将其与生产要求的设定值进行比较,实现对充气开关进行控制.通过实验分析,该系统提高了整个生产过程的精度和可靠性.     

新型光学对中自动测量装置的设计

针对光学对中器采用面阵电荷耦合器件或者黑白线阵电荷耦合器件作为图像传感器的不足,设计了一种新型光学对中自动测量装置。测量装置由N型自发光目标、光学镜头、彩色线阵电荷耦合器件、处理电路、FPGA和电源模块组成。利用彩色线阵电荷耦合器件和N型自发光目标协同工作进行二维位置测量。通过实验,验证该装置在露天环境下工作,反射光等强干扰时,能区分有用目标信号和干扰信号。论文着重介绍了彩色线阵电荷耦合器件图像传感器的优点和N型自发光目标的尺寸设计。最后,对新型光电对中器的测量精度进行了实验验证和误差分析。在本设计中,图像传感器的选择分别采用黑白线阵CCD和彩色线阵CCD进行实验验证, X轴方向测量精度: ±0.649mm≤1.597mm;Y轴方向测量精度：±1.176mm≤3.940mm。实验结果表明：采用彩色线阵电荷耦合器件作图像传感器时,抗干扰性强,测量结果精确、稳定。     

线阵CCD精度靶图像触发算法设计

针对线阵CCD精度靶测量弹丸坐标时需要额外触发光幕发送触发信号来决定其何时开始采集的问题。在图像采集过程中,设计一种图像触发算法在接收线阵CCD相机的图像数据信号的同时自动检测弹丸并实时发送触发信号。通过研究弹丸图像的特性以及算法在FPGA上的硬件实现方法,利用当前采集到的图像对算法进行了实验验证。实验验证表明,该算法可有效识别弹丸信号,并能排除其它非弹丸信号的干扰。该算法对提高线阵CCD精度靶触发精度,精简线阵CCD精度靶结构具有十分重要的意义。     

CCD信号处理集成化方案

对比传统的CCD信号处理电路,提出了CCD信号处理集成化方案。简述了传统的CCD信号处理电路工作原理,介绍了其基本功能。根据CCD器件的工作原理,对CCD器件输出信号的特性进行了详细分析。针对CCD信号存在的复位噪声,对相关双采样电路的基本原理进行了详细介绍。传统的CCD信号处理电路一般由前置放大电路、相关双采样电路、可编程增益放大电路和AD转换电路等分立电路组成,结构复杂、调试困难、功耗紧张等缺点是显而易见的;而集成化处理方案则采用FPGA结合ADC的处理模式,集成度高、结构简单、灵活性强是不言而喻的。最后,通过一设计实例对方案进行设计验证,并对设计中应注意的一些问题进行了详细分析和总结。     

基于FPGA的科学级CCD相机时序发生器的设计

简述了科学级CCD相机中CCD成像单元的时序发生器的功能:产生TDI-CCD、视频处理器和图像数据输出所需的各种时钟脉冲信号,在CCD成像单元工作中起着时间上同步协调的作用。该科学级CCD相机采用DALSA公司的IL-E2型TDI-CCD作为传感器,在分析IL-E2型TDI-CCD器件驱动时序关系的基础上,设计了科学级CCD相机时序发生器。选用FPGA作为硬件设计平台,使用VHDL语言对时序发生器进行硬件描述,采用EDA软件对所设计的时序发生器进行仿真,针对XILINX公司的可编程器件XC2VP20-FF1152进行适配。结果表明:系统的集成度、抗干扰能力提高了,实现了科学级CCD相机工作时的可靠性、稳定性,以及低功耗,同时也使设计与调试周期缩短至小时量级。     

线阵CCD非接触测量轨道振动

基于线阵CCD的振动非接触测量原理并结合了可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)技术和增强行并口(EPP)技术设计出一种轨道振动测量仪.测量仪安装在铁轨上和路基上,由高灵敏度线阵CCD1206,光源,和地面微机处理系统等组成,选用ALTER的CPLD器件EPM7128作为硬件设计载体.该测量仪具有稳定可靠,检测速度快,数据准确率高等特点.该仪器的振幅测量范围为0.1～200 mm,测量精度优于0.1 mm.     

基于FPGA的单相电力线阻抗测量仪的设计

介绍了单相电力线阻抗的测量方法,并以FPGA为基础设计了新型的数字化单相电力线阻抗测量仪.在系统设计中,采用DDS技术产生高精度的正弦激励信号,利用SOPC技术在FPGA片内集成了32位NIOSⅡ CPU和所需的外设资源,降低了设计难度,提高了系统的集成度;通过可编程开关电容滤波器进行窄带滤波,有效地滤除了工频谐波干扰.该测量仪在实验测量中获得了较高的测量精度,能满足实际工程的应用要求.     

一种集成式阻抗谱测量系统

针对传统阻抗测量仪器电路复杂、集成度低等问题,设计并实现了基于FPGA和AD5933的集成式阻抗谱测量系统.详细介绍了AD5933阻抗测量方法,FPGA系统架构及I2C IP Core工作机理.实验评估了系统的测量精度和信噪比等性能指标;通过对三元件生物阻抗模型的测量,进一步验证了系统测量的准确性.该系统具有体积小,功耗低,集成度高,抗干扰能力强,信噪比大于70 dB等特点,实现了阻抗谱测量系统的小型化.     

高精度双线阵CCD非接触直径测量系统

设计引入一字线状激光作为目标检测光源,搭建了光学直径测量系统。为了突出目标检测工件特征,设计通过实时改变光积分时间以增强边缘信号特征。采用现场可编程门阵列(FPGA)作为CCD的驱动设备和信号处理器,采用亚像元边缘检测算法对一维图像数据进行处理,最后将结果实时显示出来。实验表明:系统能够完成目标检测任务,检测精度可以达到微米级。     

基于DSP的线阵CCD高速精密测量系统的设计

传统的非接触线阵电荷耦合器件(CCD)测量系统,在速度和精度上都无法满足现代测量的要求。提出了以数字信号处理器(DSP)作为信号处理器,以复杂可编程逻辑器件(CPLD)作为时序发生器,结合高速ADC和先进先出(FIFO)存储器的新测量方法。重点介绍了CPLD配合DSP进行高效、灵活的采集控制部分。实验表明:该系统高效、稳定。     

基于FPGA的自准直系统数据处理技术

提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的CCD自准直测角系统.以FPGA作为系统处理核心;以自适应调节模块为CCD驱动发生器提供准确的波形时序;采用边缘检测算法获得图像的像元级边界;通过最小二乘拟合算法计算得到光斑圆心位置;利用VHDL语言以及MAX+plusⅡ软件完成了系统设计.系统测试和实验表明:所设计的片上系统具有高精度、高集成度的特点.     

基于FPGA的线阵CCD光强自动采集系统设计

设计了基于FPGA的线阵CCD光强自动采集系统,该系统主要由线阵CCD光强采集、A/D转换和上位机通信三部分组成。 FPGA产生控制信号给CCD器件,采集光强输出模拟信号,经过A/D转换模块将模拟信号转换为数字信号传输给FPGA,FPGA将数字信号进行处理并通过串口发至上位机。为了验证本系统的光强采集效果,分别使用75％、50％和25％的衰减片对光源的光强进行衰减,然后采集衰减后的光源衍射图像,测试结果表明,本系统能准确分辨不同强度的光信号,相对误差小于0.5％。     

基于感兴趣区域的可变频CCD实时处理系统

为满足航空摄影测量需求,设计了基于感兴趣区域的可变频CCD实时处理系统。该系统主要由CCD控制模块、数据实时处理模块和显示模块组成。系统充分利用FPGA内部资源,改变了传统FPGA配合微处理器的实现方式,相关算法和时序逻辑控制均在一片FPGA内实现并通过验证,可广泛适用于任何分辨率CCD的智能实时处理。     

CCD信号采集系统中PCI接口设计

针对高速CCD信号采集系统中数据传输量大的特点,介绍了一种简单易用的高速数据采集系统中的PCI总线接口解决方案,论文采用FPGA实现PCI总线接口和PCI用户逻辑,提高了系统的集成度和可移植性,使高速的A/D转换器有高速的总线与其相匹配,有效的解决了数据的实时高速传输问题,为信号的实时处理提供了方便。     

基于AD9978A双通道的CCD相机设计

基于ADI公司的双通道、14 bit串行输出图像预处理芯片(AFE)AD9978A设计了一套CCD黑白数字摄像机电路系统。系统采用Dalsa公司的1 024×1 024帧转移面阵CCD FTT1010M作为图像传感器,采用专用集成芯片DPP2010A作为时序发生器,以FPGA为控制核心,并应用LVDS接口完成图像输出。针对CCD双通道输出时通道间存在的不均匀性问题,使用AD9978A在电路上给出了改进,并系统研究了该芯片复杂的寄存器配置问题。经验证,该系统能在不添加任何均匀性校正算法的情况下,输出均匀性良好的双通道图像。     

基于FPGA的铁路移频信号测试系统设计

介绍了一种基于FPGA和单片机的移频信号检测系统新方案,对移频信号进行实时检测和处理,并给出系统的硬件构成框图、硬件设计和软件设计.该移频信号检测系统具有集成度高、电路简单、接口方便、运算速度快、精确度高、实时性好等优点.     

基于EZ-USB的CCD信号采集系统

针对航天应用领域某有效载荷设备的CCD信号采集需要,提出一种基于USB 2.0的CCD信号采集方案,其中包括硬件接口设计和软件设计。采用FPGA加EZ-USB的系统架构完成硬件接口设计,USB接口芯片工作于从模式,信号传输采用批量传输模式,利用VC＋＋6.0平台设计出信号采集软件。经ISE和Modelsim仿真以及EZ-USB硬件平台检验,系统实现了CCD信号采集,且运行稳定。