基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的CCD圖像采集系統(tǒng)研究

3 CCD采集系統(tǒng)具體的工作流程
光路中的組件(如遠(yuǎn)場(chǎng)／近場(chǎng)透鏡、衰減器)要求有很高的定位精度和重復(fù)精度，以保證所有運(yùn)動(dòng)組件的光軸偏差在許可范圍內(nèi)，同時(shí)要求調(diào)整方便、性能可靠。這些組件的精確定位都由位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來完成。電動(dòng)位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制由PLC、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源(脈沖分配器和功率驅(qū)動(dòng))、步進(jìn)電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)件等部分組成，電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)整過程中，保證光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性、重復(fù)性、精度，避免振動(dòng)導(dǎo)致光束控制的不確定性。具體的工作流程圖2所示。

系統(tǒng)在準(zhǔn)值階段時(shí)，首先，系統(tǒng)上電后，通過軟件的信息交互對(duì)CCD進(jìn)行操作。一方面按照要求設(shè)置CCD的各種狀態(tài)參數(shù)；另一方面檢測(cè)CCD的工作狀態(tài)(加電等)是否完好。外觸發(fā)信號(hào)到來后，CCD曝光采集圖像，圖像保存在幀存儲(chǔ)器中，當(dāng)接收到網(wǎng)絡(luò)調(diào)用指令后，CCD通過網(wǎng)絡(luò)上傳所采集的圖像。其次，準(zhǔn)值FEP接收到圖像后計(jì)算應(yīng)加給步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)，并把這個(gè)脈沖數(shù)傳給PLC。再次，位置調(diào)節(jié)控制單元采用PLC作為中央處理中心，由PLC給出事先經(jīng)過計(jì)算的脈沖信號(hào)和方向信號(hào)，經(jīng)脈沖分配器以及細(xì)分電路產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)工作所需的各相脈沖信號(hào)，再通過光電耦合器和功率驅(qū)動(dòng)電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，產(chǎn)生電機(jī)所需的激勵(lì)電壓并驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。最后，步進(jìn)電機(jī)到達(dá)預(yù)設(shè)的位置后，通過安裝在電機(jī)上的軸角編碼器來反饋電機(jī)運(yùn)行的數(shù)據(jù)及電機(jī)的位置，并上報(bào)給現(xiàn)場(chǎng)控制中心，如果達(dá)到正確的位置，則停止動(dòng)作，如果位置不正確，則重復(fù)計(jì)算脈沖再命令步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)。如圖3所示。

準(zhǔn)值完成后(打靶時(shí)對(duì)圖像的采集、監(jiān)視過程是上述準(zhǔn)值過程的第一步過程)將圖像保存到現(xiàn)場(chǎng)控制中心，等待主控系統(tǒng)的調(diào)用。

4 采用網(wǎng)絡(luò)CCD的優(yōu)點(diǎn)
首先，圖像包含的數(shù)據(jù)量非常大，在短時(shí)間內(nèi)傳輸多幀圖像會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堵塞現(xiàn)象，造成圖像的丟失或傳輸錯(cuò)誤，降低系統(tǒng)的可靠性，而該設(shè)計(jì)方案能有效避免這種現(xiàn)象；其次，該系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，控制底層設(shè)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?shù)呢?fù)擔(dān)；再次，系統(tǒng)要求簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，通過一個(gè)光纖收發(fā)器連接到現(xiàn)場(chǎng)交換機(jī)，成為現(xiàn)場(chǎng)以太網(wǎng)絡(luò)上1個(gè)結(jié)點(diǎn)，還可以減小由于系統(tǒng)的電磁干擾，避免影響圖像的質(zhì)量；最后，采集的數(shù)據(jù)可以直接通過光纖網(wǎng)傳輸給主控計(jì)算機(jī)，而不用通過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(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。
激光參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)CCD要求有所提高，根據(jù)系統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，所選CCD必須具有網(wǎng)絡(luò)接口。遠(yuǎn)場(chǎng)CCD和監(jiān)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(jí)CCD采用重慶港宇SGl024。

5 結(jié) 語
在試驗(yàn)過程中，網(wǎng)絡(luò)CCD通過1 000 MHz交換機(jī)連接到以太網(wǎng)，如果采用100 MHz交換機(jī)，將無法識(shí)別CCD。CCD圖像采集系統(tǒng)采用基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)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(dú)立完成圖像的采集和處理，這樣，就使得控制系統(tǒng)具有靈活性，能減輕控制FEP的負(fù)載，提高系統(tǒng)的可靠性與可維護(hù)性。