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光电自准直仪在小角度精密及超精密非接触测量中有着不可替代的优势。随着算法日益优化和硬件集成技术的发展,光电自准直仪日趋小型化和高速化,同时在图像传感器驱动和信号传输方面有着较高要求。本文为了提高CCD光电自准直仪测量系统中光积分时间的自适应性,需要系统根据目标强度自适应调节光积分时间,设计出能够根据目标光强变化自动改变光积分时间的驱动算法,该系统能将CCD图像通过RS422串口传送至上位机,以便操作人员能监测CCD信号,本文还实现了通过USB接口到上位机图像传输的仿真实验。本文所做的具体工作主要有以下几方面:1、在CCD图像传感器选型时,对国外线阵TCD1501D和国内线阵GL7160Z做了比对分析,实现了TCD1501D和GL7160Z的外围驱动,并对GL7160Z型线阵CCD存在的问题进行了分析,最终选定TCD1501D线阵CCD作为实验用图像传感器。2、采用TCD1501D线阵图像传感器,研究了已有的光积分调节方法,根据TCD1501D驱动脉冲特性,加入自适应光积分时间调节的算法,使其随目标光源亮度变化自动调节光积分时间,达到满足平均灰度值要求的输出图像,加入自适应光积分时间调节后,光电自准直测量系统在角度测量精度方面有了显著提高,测角极差为9″,小于固定光积分时间为5ms和70ms的极差21″和17″,标准差约为1.95″,小于固定光积分时间为5ms和70ms的标准差4.91″和3.75″,并适当增加了测量角度范围,达到2°46′14″。3、设计了RS422串口控制信号,将测量系统的CCD图像数据传送至FPGA内部FIFO缓存区,再由驱动脉冲传输至上位机进行图像显示,在显示界面可以得到CCD图像传感器的图像。4、在QUARTUS II软件中设计了USB传输控制电路,配置了USB传输信号,通过USB接口传输CCD图像到上位机显示,并对该电路进行了仿真实验验证。