液晶顯示器邊框精密檢測系統的實(shí)現

液晶顯示器現在已實(shí)現了大規模生產(chǎn)，其外部框架要求和液晶面板達到無(wú)縫結合，為了達到工業(yè)標準，需要對批量生產(chǎn)的顯示器邊框的制作精度進(jìn)行檢測。其檢測過(guò)程為用固定位置的12個(gè)傳感器對顯示器邊框上不同的12個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測距，并與樣品參數進(jìn)行比較，來(lái)檢測是否合格。隨著(zhù)微電子工藝的發(fā)展，數字信號處理器(DSP)的應用領(lǐng)域已從通信領(lǐng)域拓展到工業(yè)控制領(lǐng)域。TI公司推出的TMS320LF2407芯片是專(zhuān)門(mén)針對控制領(lǐng)域應用的DSP，它具有高速信號處理和數字控制所必需的體系結構，其指令執行速度高達40MIPS，且大部分的指令都可以在一個(gè)25ns的周期內執行完畢。另外，它還具有非常強大的片內I/O端口和其他外圍設備，可以簡(jiǎn)化外圍電路設計，降低系統成本。
1 接觸式測距原理
　　由于該系統對檢測精度要求非常高，所以在距離測量中采用接觸式傳感器。接觸式測距的原理較簡(jiǎn)單，該系統中采用了輸力強公司的高精度氣動(dòng)接觸式傳感器。采用LVDT技術(shù)，工作原理如圖1所示。芯軸位于中心位置，一次(Ve)到每一個(gè)二次線(xiàn)圈的耦合相等，所以VA=VB，且輸出Vo=0。由于芯軸被移動(dòng)，VA和VB的差與位移成正比，因此Vo放大變化和定相與從零開(kāi)始的向任何一個(gè)方向的運動(dòng)成正比。傳感器使用正弦曲線(xiàn)AC充電，輸出曲線(xiàn)取決于芯位移和充電信號，其關(guān)系用敏感度表示，單位為：mV(輸出)/V(充電)/mm(移動(dòng))。

2 系統硬件設計
　　在設備的工作箱內固定的位置放置了12個(gè)接觸式傳感器，其編號為1#~12#，用來(lái)測量顯示器邊框上12個(gè)不同位置的距離。檢測板主要包括兩大模塊：12路接觸式傳感器的距離數據采集模塊及與上位機(PC機)通訊的CAN總線(xiàn)通訊模塊。其硬件結構如圖2所示。

考慮到系統功能的實(shí)現，數據采集部分包括三部分：信號前置處理和信號濾波處理、信號A/D轉換和DSP功能實(shí)現。
　　(1)信號前置主要通過(guò)DG419二選一模擬開(kāi)關(guān)對兩個(gè)量程的信號進(jìn)行切換選通，DG419的控制端由DSP直接控制，模擬信號通過(guò)運算放大器進(jìn)行信號的放大和一級濾波。這里用運算放大器人為做了一個(gè)二階濾波器，將信號整形處理為幅值為±10V的電壓信號，準備供給A/D轉換器。
　　(2)經(jīng)前置整形和濾波后的±10V電壓信號被送到數模轉換器。由于是12路信號，所以采用兩片具有六通道轉換能力的A/D轉換芯片ADS8364。模擬量經(jīng)A/D轉換后產(chǎn)生16位的數字電壓量并鎖存，等待DSP來(lái)讀取數據。這里ADS8364的轉換及前置DG419的信號選通都是由DSP主控的，從時(shí)間上保證了可靠讀取A/D轉換后的有效數據。
　　(3)TMS320LF2407是高性能定點(diǎn)數字信號處理芯片，根據芯片本身特點(diǎn)，需要考慮其電源供給電路、晶振產(chǎn)生電路、鎖相環(huán)電路以及電平轉換電路。
3 軟件設計
　　系統軟件主要由測距數據采集及處理模塊和CAN總線(xiàn)通訊模塊構成。
3.1 多路數據采集模塊
　　接觸式傳感器被分成兩組，每組分別接一片A/D轉換芯片，所以數據采集部分軟件的核心設計主要是如何對12個(gè)通道傳感器同時(shí)采集的數據完成A/D轉換，并能夠準確、實(shí)時(shí)地傳給處理器。詳細硬件圖如圖3所示，其中每片A/D轉換芯片ADS8364與六個(gè)傳感器通道相連，地址分別映射為0x10和0x11。A/D轉換芯片ADS8364具有數據處理速度快、自帶鎖存、多通道處理等功能，根據其特點(diǎn)采用了其專(zhuān)有的Cycle模式。該模式下讓處理器認為只訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)存儲器，而ADS8364卻能在六個(gè)讀周期內分別將六個(gè)通道轉換好的數據傳輸到這個(gè)存儲器。采用這種模式能極大地簡(jiǎn)化軟件的設計，使得對多通道數據的采集變得非常方便。