激光三角法板材厚度在線測(cè)量?jī)x的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、激光三角測(cè)量技術(shù)具有測(cè)量精度高、速度快、適用范圍廣和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、加工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)測(cè)量技術(shù)高精度、非接觸實(shí)時(shí)在線測(cè)量的要求。
　　國(guó)外在激光三角測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展起步較早,以歐洲、美國(guó)和日本為主要代表。近年來市場(chǎng)上不斷地涌現(xiàn)出歐美日生產(chǎn)的激光三角距離(厚度)傳感器,這些產(chǎn)品都表現(xiàn)出精度高、抗干擾能力強(qiáng)且適用于特殊領(lǐng)域運(yùn)用等的優(yōu)越性能,但是都很昂貴。國(guó)內(nèi)的激光三角測(cè)量技術(shù)發(fā)展起步較晚,直到今天都還處于實(shí)驗(yàn)運(yùn)用階段,不少

2、著名高校、研究機(jī)構(gòu)對(duì)激光三角距離(厚度)傳感器進(jìn)行了深入研究且取得了一定成果,但目前市場(chǎng)上性能優(yōu)越的國(guó)產(chǎn)激光三角距離(厚度)傳感器很少,零星出現(xiàn)的產(chǎn)品都普遍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易安裝和無法滿足惡劣環(huán)境下穩(wěn)定測(cè)量的缺陷。
　　如何設(shè)計(jì)出精度高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易安裝且能適用于惡劣環(huán)境的激光三角距離(厚度)傳感器,是目前國(guó)內(nèi)激光三角測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的難題。本文設(shè)計(jì)了一套基于FPGA(Field Programmable Gate A

3、rray)的PSD雙光路直射式激光三角厚度在線測(cè)量?jī)x,具有精度高、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好等特點(diǎn),主要完成的工作如下:
　　1.研究激光三角法厚度測(cè)量的理論基礎(chǔ)。
　　PSD的工作原理、激光三角測(cè)距原理(直射式、斜射式及其比較)、激光三角測(cè)厚原理。
　　2.確定系統(tǒng)的厚度測(cè)量方案,進(jìn)行底層硬件模塊的劃分。
　　運(yùn)用雙光路激光三角測(cè)距系統(tǒng),采用標(biāo)定測(cè)量法。系統(tǒng)硬件包括:光學(xué)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路、PSD運(yùn)

4、放電路、轉(zhuǎn)接電路和PSD信號(hào)數(shù)據(jù)采集電路。
　　3.設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路。
　　PSD驅(qū)動(dòng)及運(yùn)放電路,主要實(shí)現(xiàn)PSD微弱電流信號(hào)的I/V轉(zhuǎn)換和后級(jí)放大;轉(zhuǎn)接電路,完成PSD運(yùn)放信號(hào)的轉(zhuǎn)接;PSD信號(hào)數(shù)據(jù)采集電路,主要完成PSD運(yùn)放信號(hào)的AD轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)、處理和厚度值的實(shí)時(shí)顯示。
　　4.設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件。
　　在Quartus-II開發(fā)環(huán)境下完成系統(tǒng)四大功能模塊的Verilog HDL程序編寫和調(diào)試,分別為初始值測(cè)定模塊、