基于網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的CCD圖像采集系統研究

3 CCD采集系統具體的工作流程
光路中的組件(如遠場(chǎng)／近場(chǎng)透鏡、衰減器)要求有很高的定位精度和重復精度，以保證所有運動(dòng)組件的光軸偏差在許可范圍內，同時(shí)要求調整方便、性能可靠。這些組件的精確定位都由位置調節機構來(lái)完成。電動(dòng)位置調節機構的控制由PLC、步進(jìn)電機驅動(dòng)電源(脈沖分配器和功率驅動(dòng))、步進(jìn)電機、機械傳動(dòng)件等部分組成，電機驅動(dòng)調整過(guò)程中，保證光學(xué)元件運動(dòng)的平穩性、重復性、精度，避免振動(dòng)導致光束控制的不確定性。具體的工作流程圖2所示。

系統在準值階段時(shí)，首先，系統上電后，通過(guò)軟件的信息交互對CCD進(jìn)行操作。一方面按照要求設置CCD的各種狀態(tài)參數；另一方面檢測CCD的工作狀態(tài)(加電等)是否完好。外觸發(fā)信號到來(lái)后，CCD曝光采集圖像，圖像保存在幀存儲器中，當接收到網(wǎng)絡(luò )調用指令后，CCD通過(guò)網(wǎng)絡(luò )上傳所采集的圖像。其次，準值FEP接收到圖像后計算應加給步進(jìn)電機的脈沖數，并把這個(gè)脈沖數傳給PLC。再次，位置調節控制單元采用PLC作為中央處理中心，由PLC給出事先經(jīng)過(guò)計算的脈沖信號和方向信號，經(jīng)脈沖分配器以及細分電路產(chǎn)生步進(jìn)電機工作所需的各相脈沖信號，再通過(guò)光電耦合器和功率驅動(dòng)電路對信號進(jìn)行放大，產(chǎn)生電機所需的激勵電壓并驅動(dòng)電機工作。最后，步進(jìn)電機到達預設的位置后，通過(guò)安裝在電機上的軸角編碼器來(lái)反饋電機運行的數據及電機的位置，并上報給現場(chǎng)控制中心，如果達到正確的位置，則停止動(dòng)作，如果位置不正確，則重復計算脈沖再命令步進(jìn)電機運動(dòng)。如圖3所示。

準值完成后(打靶時(shí)對圖像的采集、監視過(guò)程是上述準值過(guò)程的第一步過(guò)程)將圖像保存到現場(chǎng)控制中心，等待主控系統的調用。

4 采用網(wǎng)絡(luò )CCD的優(yōu)點(diǎn)
首先，圖像包含的數據量非常大，在短時(shí)間內傳輸多幀圖像會(huì )出現網(wǎng)絡(luò )堵塞現象，造成圖像的丟失或傳輸錯誤，降低系統的可靠性，而該設計方案能有效避免這種現象；其次，該系統采用三層網(wǎng)絡(luò )設計，控制底層設備很多，位于網(wǎng)絡(luò )的較高層可靠性越高，也能降低網(wǎng)絡(luò )傳輸的負擔；再次，系統要求簡(jiǎn)化設計，通過(guò)一個(gè)光纖收發(fā)器連接到現場(chǎng)交換機，成為現場(chǎng)以太網(wǎng)絡(luò )上1個(gè)結點(diǎn)，還可以減小由于系統的電磁干擾，避免影響圖像的質(zhì)量；最后，采集的數據可以直接通過(guò)光纖網(wǎng)傳輸給主控計算機，而不用通過(guò)FEP控制FEP，需要圖像時(shí)可以下指令給網(wǎng)絡(luò )CCD。故將網(wǎng)絡(luò )CCD作為一個(gè)智能終端，可以提高系統的可靠性和實(shí)時(shí)性。
激光參數測量系統基于網(wǎng)絡(luò )架構的設計對網(wǎng)絡(luò )CCD要求有所提高，根據系統三層網(wǎng)絡(luò )架構，所選CCD必須具有網(wǎng)絡(luò )接口。遠場(chǎng)CCD和監漂CCD采用北京微視公司的SG680DAM，近場(chǎng)CCD采用日本JAl公司的TM一2040GE，科學(xué)級CCD采用重慶港宇SGl024。

5 結 語(yǔ)
在試驗過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò )CCD通過(guò)1 000 MHz交換機連接到以太網(wǎng)，如果采用100 MHz交換機，將無(wú)法識別CCD。CCD圖像采集系統采用基于網(wǎng)絡(luò )架構的設計方法，將網(wǎng)絡(luò )CCD作為一個(gè)智能終端與以太網(wǎng)連接，獨立完成圖像的采集和處理，這樣，就使得控制系統具有靈活性，能減輕控制FEP的負載，提高系統的可靠性與可維護性。