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怎么根据DSP处理器的红外电视调焦控制器规划?

摘要:本文以DSP为核心处理器,配合FPGA和外围电路,设计了一套光电跟踪测量系统红外电视调焦控制器,实现了根据目标距离和环境温度等参数对电视焦距进

摘要:本文以DSP为中心处理器,合作FPGA和外围电路,规划了一套光电盯梢丈量体系红外电视调焦操控器,完结了依据方针间隔和环境温度等参数对电视焦距进行主动调整。经过数据剖析与实践查验,该体系能够满意红外电视的调焦操控要求。

1.导言

跟着红外成像技能的快速开展,红外丈量电视成为光电盯梢体系的重要组成部分。红外相机的主动和接连调焦,是确保红外电视成像质量,完结光电盯梢体系高精度安稳盯梢的关键技能。一般来说,影响红外电视成像的要素有许多,而方针的间隔和环境温度等参数对成像质量影响较大,怎么依据方针间隔和环境温度等影响方针成像质量的信息,实时调整相机的方位,然后取得明晰的方针图画,需求进行广泛深化的研讨,对完结红外盯梢丈量体系安稳高精度盯梢丈量功用具有重要意义。

2.调焦操控器的硬件规划

2.1 整体结构及原理

光电盯梢丈量体系调焦操控体系要完结的功用首要包含:接纳归纳操控器的操控指令,完结红外电视的变倍与调焦功用,兼具自检功用和故障诊断才能,故障诊断到线路板。

体系选用依据DSP+FPGA的调光调焦操控器。该操控器的硬件原理框图如图1所示。


图1 调光调焦操控器硬件框图

其间DSP(TMS320F2812)作为调光调焦操控器中心。TMS320F2812是TI公司针对数字操控范畴而推出的,它是现在操控范畴最高功用的处理器,具有操控精度高、速度快、运用灵敏以及集成度高级长处,已广泛运用于工业主动化、光学网络以及主动化操控等范畴。

体系选用Cyclone公司系列FPGA中的EP1C12Q240C8作为整个调光调焦操控器的时序和逻辑操控中心,EP1C12Q240C8供给12060个逻辑单元(LE)和173个I/O口,能够内嵌4K的RAM.

运用TMS320F2812悉数外设接口的一部分,如GPIO接口和EVA/EVB接口。

选用可编程逻辑器件(FPGA),能够十分简略的规划DSP的硬件电路。将DSP的数据总线、地址总线、读写操控线以及中止信号线悉数引进到FPGA 中,依据特定的要求,在FPGA内完结时序和逻辑规划。其间为TL16C554,AD7864供给地址选通信号,为光栅尺核算供给四倍频鉴相和计数逻辑。

因为电机的信号线、限位开关线数量许多,需求本体系的I/O口的数量较多,能够在FPGA内完结扩展I/O口的功用。

2.2 FPGA的规划

FPGA内部选用模块化的规划思维,对FPGA规划进行模块分化。首要包含,完结FPGA扩展I/O口的功用,为TL16C554和AD7864供给片选和读写信号,供给四倍频鉴相和计数逻辑核算光栅尺方位量。FPGA内的功用模块如图2所示。


TL16C554地址译码模块:在FPGA内部,针对DSP的读写以及地址信号进行译码,为TL16C554供给读写信号以及片选等信号。

AD7864地址译码模块:对DSP的地址信号进行译码,为AD7864供给读写、片选以及通道挑选等信号。

光栅尺逻辑核算模块:光栅尺输出两路正交的方波信号A、B和零位信号Z输入到FPGA中,在FPGA中完结对A、B信号的倍频及鉴相功用,然后经过16位计数器和锁存器与DSP相连,经过读取计数器的数值可得到光栅尺的方位数值,体系框图如图3所示。


3.实验验证与精度剖析

3.1 实验验证

调焦体系由装置在望远物镜筒上的光学机械部分和电控部分组成。光学机械部分包含调焦组件、变倍组件等。电控体系以DSP2833为中心处理器,运用 FPGA完结时序和逻辑操控,配以外围电路、履行电机及方位反应部件。电控体系方位反应选用精细线绕电位器和光栅尺,履行电机选用步进电机、超声电机和永磁直流电机。变倍体系两头靠电限位和机械限位来确保定位。

依据以上规划方案进行实践,调焦电控体系选用两块电路板进行作业,分别为操控电路板和功率驱动板。图4为操控电路板,图5为功率驱动板。经过实验,较好的完结了红外电视主动调焦及变倍功用。



3.2 精度剖析

3.2.1 红外电视调焦操控

红外电视调焦规模为200m~∞,调焦履行电机选用海顿直线电机型号为21000系列Size 8直线步进电机,步长为0.0015mm,其作业电压为5V,每相电流为0.24A,在每秒钟1000步的速度下可发生60N的推力。满意运用要求。方位反应选用增量式光栅尺。

调焦电控体系误差来历是直线步进电机的步长与光栅尺的精度。直线步进电机步长0.0015mm.由以上条件核算得出如下定论:

a)直线步进电机步长为0.0015mm,调焦组织的分辨力为直线步进电机的步长为0.0015mm;b)选用光栅尺作为方位丈量传感器,其丈量精度高,其丈量精度可达5μm,满意±0.01mm的分辨力精度要求;c)每秒钟1000步的速度是电机的常用速度,也便是每秒钟行程为1.5mm,因而该速度满意调焦时刻的要求。

3.2.2 红外电视变倍操控红外两档变倍电机选用江苏春生公司的超声电机,型号为TRUM-60.红外变倍体系为100mm/300mm两档变倍,选用半主动操控方法,由电控体系操控超声电机切换变倍镜组,然后切换红外电视的焦距。

超声电机的断电自锁特性确保了旋改变倍组织的安稳性。超声电机断电自锁力矩大于其驱动力矩30%左右。超声电机的旋转轴与变倍镜组的外壳直接衔接,这种结构简略牢靠,而且占用空间小。

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