高分辨率CCD芯片FTF4052M的驱动系统设计

CCD芯片的驱动系统是数字航测相机的核心部分,它关系到整个相机的性能和技术指标。介绍了高分辨率全帧CCD芯片FTF4052M的内部结构和驱动时序,采用集成芯片设计了该CCD芯片的驱动电路并应用于数字航测相机系统,其中包括驱动电路的时序设计和所需偏置电源的设计。集成芯片SAA8103为驱动CCD芯片提供脉冲信号,与TDA9991协调工作产生CCD垂直行驱动时钟,与74ACT04芯片配合产生驱动CCD芯片的水平像素转移时钟。实验结果表明,此CCD驱动系统采用大规模专用集成芯片进行设计,具有性能好,功耗低,体积小的优点,能够输出两路CCD电压信号,数据输出速率达2帧/s,满足了数字航测相机系统的设计要求。     

面阵CCD芯片KAI-1010M的高速驱动系统设计(最终版）

CCD芯片的驱动系统是空间数字测绘相机的核心部分之一,它关系到整个相机的性能和技术指标。简要介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-1010M的内部结构和驱动时序,采用新方法和低成本器件设计了该CCD芯片的驱动电路,把电源和电机控制的脉冲宽度调制技术引入到CCD驱动电路,采用超高速运放驱动高速负压信号以减小其上升、下降沿时间,达到高速低成本驱动要求,解决了驱动设计中的技术难点。实验结果表明：此CCD驱动系统采用低成本的器件设计,具有性能好,成本低,能够同时输出两路CCD电压信号,数据输出速率达15 frame/s,满足空间测绘相机系统的设计要求。若进一步改进电路,数据输出速率可达27 frame/ s。     

烟叶异物剔除系统中图像处理卡的研究

介绍了烟叶异物剔除系统中高速图像处理平台的设计.采用Cyclone II系列FPGA芯片和DSP芯片TMS320DM642来构造这样一个图像处理平台,通过Camera Link接口芯片获取CCD相机图像数据,并通过PCI总线和PC机进行通信,以实现烟草生产中对异物的快速剔除.     

面阵CCD芯片KAI—1010M的高速驱动系统设计

介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-1010M的内部结构和驱动时序,采用新方法和低成本器件设计了该CCD芯片的驱动电路,把电源和电机控制的脉冲宽度调制技术引入CCD驱动电路,采用超高速运放驱动高速负压信号以减小其上升沿和下降沿时间,达到高速低成本驱动要求,解决了驱动设计中的技术难点.实验结果表明,此CCD驱动系统采用低成本的器件,性能好、成本低、能够同时输出两路CCD电压信号,数据输出速率达15frtame/s,满足空间测绘相机的系统设计要求.若进一步改进电路,数据输出速率可达27frame/s.     

基于FPGA的高速图像采集卡的研究

介绍了一种基于FPGA的前端图像采集卡的设计,充分利用FPGA的高性能实现了整个系统的逻辑控制。系统通过专用Camera1ink接口芯片获取CCD相机图像数据,通过PCI9054芯片和PCI总线通讯;以高速CMOS静态RAM作为图像帧存储器来暂存图像数据,解决了FPGA芯片与PCI总线之间的速率不同步的问题。     

高速CCD图像数据光纤传输系统

本文提出了一种多路高速CCD图像数据光纤并行传输系统,并应用于空间遥感相机中。设计并实现了单路有效数据率最高可达1.28Gbps的光纤传输通道。阐述了系统设计思想,光纤传输通道结构,并对其中的关键技术高速总线接口、高速串行光电接口等进行了详细分析。实际完成了5通道TDICCD图像数据光纤并行传输系统,总有效数据率高达5.7Gbps。通过实验证明该系统工作稳定可靠,实时传输效果好,无误码,满足了高速多通道CCD图像数据的高速率,远距离传输要求。     

Design of echelle spectrograph CCD camera

为了高精度采集中阶梯光栅光谱仪的谱图,设计了一种适用于中阶梯光栅光谱仪原理样机的高性能面阵CCD相机.首先,根据中阶梯光栅光谱仪的谱图特点和CCD芯片的特性,设计了面阵CCD相机的时序产生电路、驱动电路及数据采集处理电路,实现了面阵CCD相机的低噪声、高灵敏度以及高动态范围.然后,利用LabVIEW编写了CCD相机测试软件.最后,利用设计的面阵CCD相机对汞灯谱线进行了测试.结果表明:面阵CCD相机获取的二维谱图图像清晰、信噪比较高;经二维谱图还原后,可以得到标准的汞灯谱线.该相机性能稳定、可靠,满足中阶梯光栅光谱仪原理样机的研制要求.     

中阶梯光栅光谱仪CCD相机的设计

为了高精度采集中阶梯光栅光谱仪的谱图,设计了一种适用于中阶梯光栅光谱仪原理样机的高性能面阵CCD相机。首先,根据中阶梯光栅光谱仪的谱图特点和CCD芯片的特性,设计了面阵CCD相机的时序产生电路、驱动电路及数据采集处理电路,实现了面阵CCD相机的低噪声、高灵敏度以及高动态范围。然后,利用LabVIEW编写了CCD相机测试软件。最后,利用设计的面阵CCD相机对汞灯谱线进行了测试。结果表明:面阵CCD相机获取的二维谱图图像清晰、信噪比较高;经二维谱图还原后,可以得到标准的汞灯谱线。该相机性能稳定、可靠,满足中阶梯光栅光谱仪原理样机的研制要求。     

CCD数据采集系统在电缆偏心检测中的应用

为解决在电缆偏心检测数据采集系统中,传统的CCD芯片无法对X射线进行有效探测的问题,采用可直接探测X射线的线阵CCD芯片S3901-512FX设计了数据采集系统。通过Qsys在FPGA芯片上定制一个系统作为控制核心,设计了FPGA芯片与S3901-512FX及A/D转换芯片AD80066的硬件接口电路,详细介绍了数据采集系统各个模块的工作过程,并完成了对各个模块的仿真。     

基于多姿态变化相机的CCD焦面组件热设计

为了保证CCD器件处于较小的温度波动范围,针对具有多姿态变化特点的空间相机,进行了CCD焦面组件热控系统的设计。根据具有不同温度膨胀系数的材料遇热变形不同的原理设计了该热控系统的关键部件－热开关;基于轨道分析计算所得到的地球阴影数据和太阳矢量方向变化情况,考虑了相机本体的遮挡关系,并结合相机姿态变化的特点,提出了由热开关控制双辐射板散热的方案;对此热控系统进行了具体的热设计;利用I-DEAS/TMG软件建立相机的热模型并进行了计算机仿真。结果显示仅采用被动热控措施的CCD焦面温度波动12.34℃,同时采用主动、被动热控措施后减小为1.73℃。满足热控指标的要求,热设计合理、有效。     

基于ARM的数码复印机CCD图像信号的高速采集存储系统设计

数码复印机CCD单元的正确驱动及信号的高速采集存储和处理,是复印机整个复印过程中至关重要的环节。介绍了一种基于ARM和高速A／D的数码复印机CCD单元信号的高速采集存储系统,其中用CPLD来设计CCD的驱动,以ARM为主控制器,完成对CCD单元、高速A／D转换单元、高速存储单元的整体控制,使整个系统能够真正地高速同步工作,完成CCD图像信号的高速采集存储。     

Experimental study of heating surface angle effects on single bubble growth

Nucleate pool boiling experiments were performed using pure R11 for various surface angles under constant heat flux conditions during saturated pool boiling. A 1-mm-diameter circular heater with an artificial cavity in the center that was fabricated using a MEMS technique and a high-speed controller were used to maintain the constant heat flux. Bubble growth images were taken at 5000 frames per second using a high-speed CCD camera. The bubble geometry was obtained from the captured bubble images. The effects of the surface angle on the bubble growth behavior were analyzed for the initial and thermal growth regions using dimensional scales. The parameters that affected the bubble growth behavior were the bubble radius, bubble growth rate, sliding velocity, bubble shape, and advancing and receding contact angles. These phenomena require further analysis for various surface angles and the obtained constant heat flux data provide a good foundation for such future work.     

Experimental study on single bubble growth under subcooled, saturated, and superheated nucleate pool boiling

Nucleate pool boiling experiments with constant wall temperature were performed using pure R113 for subcooled, saturated, and superheated pool conditions. A microscale heater array and Wheatstone bridge circuits were used to maintain the constant wall temperature and to measure the instantaneous heat flow rate accurately with high temporal and spatial resolutions. Images of bubble growth were taken at 5,000 frames per second using a high-speed CCD camera synchronized with the heat flow rate measurements. The bubble geometry was obtained from the captured bubble images. The effect of the pool conditions on the bubble growth behavior was analyzed using dimensionless parameters for the initial and thermal growth regions. The effect of the pool conditions on the heat flow rate behavior was also examined. This study will provide good experimental data with precise constant wall temperature boundary condition for such works.     

用于高速测量的CCD激光位移传感器的研究

介绍了一种用于高速测量的CCD激光位移传感器测量系统,可用于高速、实时地测量运动物体的位移或高速振动。传感器测量系统由光学系统、具有7500像元的高速线阵CCD、转换速率达40MHz的高速ADC、高速缓存FIFO、比较器筛选电路、CPLD时钟驱动电路、像元脉冲计数器和数字信号处理器DSP构成。在系统中采用自适应控制方法,通过调节激光的发射频率和输出电流强度来调节发射激光光强,从而适应各种被测对象和外界环境条件。采用特殊设计的比较器筛选电路来控制FIFO对高速AD采样数据的存储和DSP对高速FIFO中数据的读取,使 FIFO只存储CCD输出的有效像元信号,从而减轻了DSP数据处理的负担,实现对CCD传感器信号的采集与处理同时进行,以满足高速测量的需要。实验表明数据转换速率可达40M,最小采样间隔时间为0.1ms。     

光波导生化分析仪中基于CCD器件的高速数据采集系统的设计

介绍了在SPR光波导生化分析仪的研制开发过程中设计的一种基于CCD器件的高速数据采集系统。系统用线阵CCD作为光信号的探测器，用专用采集块MAX1101对CCD输出的高速视频信号进行快速采集（A/D转换），用直接存储器控制的方式实现了微机系统的实时数据采集与控制，解决了高速A/D转换与慢速CPU之间的矛盾冲突。     

空间相机大功率CCD器件的热设计与热试验

对空间相机大功率CCD器件进行了热设计以解决其散热问题,为了验证热设计的合理性进行了CCD焦面组件的热试验.首先,介绍了以传导为主要散热措施的CCD器件热设计方案,CCD器件的热量主要通过热管传递到冷源;然后,针对整个焦面组件进行了试验规划,特别对模拟冷板进行了专门设计;最后,在真空环境下进行了综合试验.试验结果显示,...     

基于USB2.0、CPLD和CCD的高速图像采集系统设计

介绍了基于USB接口的CCD图像高速采集系统,OCD技术快速、准确的无接触测量使其特别适用于工业测量等领域。CCD信号的高速传输对图像采集系统的精度和实时性都是至关重要。在重点描述数据接口设计模块硬件构架思想的基础上,介绍了USB的软件框架。阐述了主机应用程序的诸多特点,给出了最后的开发界面。最后总结了系统的优良特性,指出其推广价值。     

基于线阵CCD的光谱信号高速数据采集系统设计

为了满足环境污染检测等工业实际应用的需要,便于系统的集成、降低成本,设计了一个基于FPGA和USB 2.0的线阵CCD光谱信号高速数据采集系统.以FPGA芯片EP2C20Q240作为采集系统的控制核心,USB 2.0芯片CY7C68013A作为数据传输通道与上位机实现通信,通过计算机软件进行光谱采集,并能实时控制CCD的积分时间和采集光谱的平均次数.实验表明:该系统高效、稳定,1 s采集250帧谱图,可广泛应用于CCD光谱的实时快速精确测量.     

A 3D chip geometry driven predictive method for heat-loading performance of hob tooth in high-speed dry hobbing

High-speed dry hobbing is an emerging green technique for gear hobbing owing to its high productivity and environmental friendliness. However, severe friction occurs and heat instantaneously accumulates in the cutting region due to the adoption of high cutting speed and the lack of metalworking fluids, which causes serious hob wear. This investigation is concerned with the thermal performance and heat-loading quantitative method of hob cutter in high-speed dry hobbing. According to the multiple-edge and intermittent cutting behavior, the temporal dynamic characteristics of hob cutter are analyzed. Based on the complex 3D chip geometry produced in high-speed dry hobbing, the calculation method for heat-production (the amount of generated cutting heat) of hob tooth is proposed. Considering the coupling effects of heat conduction, heat convection, and heat radiation, the prediction model for heat-loading quantity (the bearing capacity of cutting heat) of hob tooth is developed. With the help of the developed method, the interrelation between the thermal performance of hob cutter and material removal volume, cutting conditions, coating material, respectively, are investigated. The predictive method developed in this work provides a methodology for process parameter optimization and hob cutter manufacturing of high-speed dry hobbing.     

线阵CCD驱动时序及信号采集系统的设计

文中设计介绍了一种基于FPGA和ARM的线阵CCD传感器驱动时序和信号采集的实现方法。该系统通过分析TCD1707D线阵CCD的驱动时序,采用Verilog HDL硬件描述语言设计出驱动脉冲电路。CCD正常工作后,产生的模拟信号经过预处理和高速A/D转换送入FPGA的基本宏功能模块FIFO(先进先出数据缓存器),通过异步缓存实现ARM处理器对采集信号的主控及后续应用。线阵CCD驱动时序及信号采集系统,是基于CCD传感器图像处理系统的重要组成部分,经过上位测试平台验证,能够提供准确的数字图像信号。