管道内高速运动物体位置速度测量系统

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激光三角法在工业非接触位移、速度测量中有广泛的应用。本文结合器件、算法的发展,设计了小角度直射式激光三角法测量系统,将激光三角法应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应用范围。主要完成的工作有:研究了国内外管道内测速系统的发展情况。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方法。推导出小角度激光三角法物-像关系模型,据此提出了提高系统精度的标定方法。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++图像采集卡控制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、输出和系统控制功能通过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,整个测量过程通过软件完成,直观方便。完成控制系统的设计与实现。分析了Camer Link视频信号传输协议的实现。基于lattice LC4512V 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。
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