论在线管道内高速运动物体位置速度测量系统前言

论文导读：
摘要：激光三角法在工业非接触位移、速度测量中有广泛的运用。本论文结合器件、算法的进展，设计了小角度直射式激光三角法测量系统，将激光三角法运用在狭长管道内高速运动物体的测量，拓展了激光三角法的运用范围。主要完成的工作有：探讨了国内外管道内测速系统的进展情况。根据实际情况，提出了基于激光三角法实现管道内大量程高精度的位移测量策略。推导出小角度激光三角法物-像联系模型，据此提出了提升系统精度的标定策略。通过大量实验，完成光学系统的调节和测量系统参数的标定。完成测量系统的设计与实现。利用Xcelera高速数字图像采集卡采集Piranha2高速线阵CCD相机的激光光斑信息。通过Saper++图像采集卡制约函数库对采集卡进行二次开发，将系统标定、数据传输、处理、存储、输出和系统制约功能通过MFC框架集成起来。在此基础上根据用户需求编写了测量系统软件，整个测量历程通过软件完成，直观方便。完成制约系统的设计与实现。浅析了Camer Link视频信号传输协议的实现。基于lattice L512V CPLD和TI5509A DSP设计针对DALSA Piranha2高速摄像机（最高数据率4Gbit/s）的嵌入式图像采集系统。利用CPLD实现了系统的时序逻辑，并对以CameralLink协议传送的数据硬件解码。通过DSP对数据进行高速处理运算得到位置信息，并实时通过模拟和数字口输出，实现了管道内高速运动物体位移与速度的嵌入式在线测量。关键词：管道测速论文小角度激光三角法论文标定论文速度论文在线制约论文大位移论文
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ABSTRACT4-7
第一章 绪论7-12

1.1 课题背景与作用7

1.2 国内外进展情况7-11

1.3 本论文完成的主要内容11-12

第二章 技术原理和总体案例设计12-31

2.1 测量策略概述12-17

2.

1.1 速度测量策略原理概述12-15

2.

1.2 激光三角法15-17

2.2 成像光学系统模型设计17-26

2.1 系统设计要求17

2.2 成像光学系统设计17-23

2.3 光电探测器件选择23-24

2.4 系统性能和误差浅析24-26

2.3 测量系统总体案例26-31

2.3.1 系统功能模块设计26-29

2.3.2 光学系统机械结构29-31

第三章 测量功能模块设计31-46

3.1 光路调节31-33

3.2 系统参数标定33-38

3.

2.1 论述模型计算33-34

3.

2.2 标定案例34-35

3.

2.3 标定数据处理35-38

3.3 测量功能模块实现38-46

3.1 Sapera++函数库40-42

3.2 数据采集42-43

3.3 数据处理43

3.4 结果输出43-44

3.5 通信制约功能44-46

第四章 制约功能模块设计46-53

4.1 数据解码46-48

4.2 快速处理48-50

4.

2.1 阈值法计算光斑中心48

4.

2.2 硬件比较算法实现48-49

4.

2.3 像素值转换为位移值49-50

4.3 通信制约50-51

4.4 下位机驱动软件51-53

第五章 实验和数据处理53-65

5.1 系统标定实验53-61

5.

1.1 标定案例53

5.

1.2 标定实验53-61

5.2 现场实验61-65
5.

2.1 位移测量精度实验61-64

5.

2.2 速度测量实验64-65

第六章 总结与展望65-67

6.1 总结65

6.2 展望65-67

参考文献67-70
发表论文和参加科研情况说明70-71
致谢71