基于DSP的三维测头数据采集处理系统的研制

论文摘要

CNC齿轮测量中心具有测量范围广、分辨率高、效率高等特点,近年来在齿轮测量领域得到了广泛的应用。随着现代工业对齿轮测量的速度要求越来越高,原有的数据采集卡已经不能满足采样速度的要求,而且之前的信号采集电路是基于ISA总线的,测量中心急需开发一个高速的基于更先进接口技术的信号采集系统。本文论述了三维扫描测头的工作原理,分析了数据采集系统的研究与发展现状,在此基础上设计并研制了基于DSP的三维测头数据采集处理系统,主要的工作包括以下几方面:（1）根据三维测头的输出信号的具体特点,设计并研制了数据采集系统的硬件电路,具体包括了信号调理电路、数据采集电路和USB接口电路。信号调理电路主要是对信号进行隔离、滤波;数据采集处理模块以DSP为核心,包括了A/D转换电路、DSP的存储扩展、电源和复位电路设计、仿真口电路设计等;最后是通过设计USB接口电路将数据传到上位机。（2）为了实现数据采集系统的功能,开发了DSP程序、USB系统驱动程序和应用程序3个软件模块。其中DSP程序包括控制USB通信的固件程序和数据采集处理程序,用Numega公司的开发工具DriverStudio开发的USB设备驱动程序为USB设备和PC机进行通信提供保证,用VC++开发的上位机应用程序则是用户通过计算机与系统交互的接口。（3）针对数据采集处理系统的性能进行了稳定性、线性等实验。实验结果证明系统可以实现USB数据传输,工作稳定可靠,测量精度在1μm以内,满足了之前的设计要求,目前已经运用于CNC齿轮测量中心的使用中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 扫描式测头应用现状
• 1.3.2 数据采集系统研究现状
• 1.4 课题主要研究内容
• 第2章 系统工作原理及总体方案
• 2.1 三维测头的工作原理及技术参数
• 2.1.1 三维扫描测头机械结构原理
• 2.1.2 电感传感器测量原理
• 2.1.3 三维扫描测头型号选择及技术参数
• 2.2 数据采集处理系统实现方案
• 2.2.1 三维测头信号调理模块
• 2.2.2 数据采集模块
• 2.3 接口方案的选择
• 2.4 软件系统结构
• 2.4.1 DSP程序
• 2.4.2 USB系统驱动程序
• 2.4.3 主机应用程序
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统硬件电路设计
• 3.1 三维测头信号调理电路设计
• 3.1.1 电源模块设计
• 3.1.2 信号调理模块设计
• 3.1.3 超量程报警模块设计
• 3.2 数据采集处理模块的硬件设计
• 3.2.1 A/D转换电路的设计
• 3.2.2 DSP及其从属电路的设计
• 3.3 系统通讯接口电路设计
• 3.3.1 USBN9604 芯片的特点
• 3.3.2 USB接口电路设计
• 3.4 电路总体抗干扰设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 软件系统的开发
• 4.1 DSP程序设计
• 4.1.1 DSP程序结构
• 4.1.2 A/D转换子程序设计
• 4.1.3 USBN9604 的初始化
• 4.2 USB驱动程序开发
• 4.2.1 WDM驱动程序概述
• 4.2.2 USB驱动程序的开发
• 4.3 基于VC的应用程序开发
• 4.3.1 应用程序与设备驱动程序的通讯
• 4.3.2 上位机应用程序设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统试验及结果分析
• 5.1 稳定性实验
• 5.2 重复性实验
• 5.3 线性度测试实验
• 5.4 精度比对实验
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢