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基于光学三角法的微透镜基片厚度测量电路系统研究

刘晓亚  
【摘要】: 伴随着科学技术的发展,很多仪器设备都向着小型化、集成化的方向发展,并且性能更加优秀。光学仪器也是同样,人们的研究对象不再是传统的透镜、棱镜、光栅等,而是新兴的集成光学系统。集成光学系统具有更快的响应速度、可靠性更好、性价比高以及小型化等优点。 微透镜阵列是集成光学的基础部件,是微小精密器件,它把大量的微小透镜有规律的集成到一个较大的透镜基片上,因此直接面对的一个问题就是如何能快速、有效地对基片厚度进行是否合格的测量工作。这里就准备设计一套光电测量系统。 本文首先简单介绍了有关微透镜的知识,包括微透镜的背景、定义、应用范围以及制造方法;然后进行了基于光学三角法的光学系统论证,表明该系统在测量精度上完全能满足测量任务要求;随后提出要设计的测量电路的系统方案,以使大家对该系统有一整体认识;进而详细讲述了该方案各个部分的具体实现方法。 在测量电路部分,详细介绍了CCD的工作原理,并对CCD选择了CPLD的驱动方式,采用Verilog HDL语言完成驱动电路的设计,同时对驱动脉冲进行了测试验证;较详细地介绍了USB协议,同时进行了USB传输电路的设计,从而能使数据快速传输。设计了主控芯片DSP以及其外围电路,从而使DSP能够协调整个电路的工作,文章详细说明了DSP的工作流程。 本文采用单独的一章在进行编程方法比较的基础上进行了上位机软件编程的讲述,包括编程平台Borland C++ Builder的选择以及软件各个部分的具体实现,软件功能有监控USB通断、从USB口读取数据、进行数据处理、图形绘制等。 最后对设计的整个系统进行了调试,调试获得了预期的成功,并在论文中附上了调试结果。


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