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(如遠場／近場透鏡、衰減器)要求有很高的定位精度和重復(fù)精度，以保證所有運動組件的光軸偏差在許可范圍內(nèi)，同時要求調(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)機構(gòu)來完成。電動位置調(diào)節(jié)機構(gòu)的控制由PLC、步進電機驅(qū)動電源(脈沖分配器和功率驅(qū)動)、步進電機、機械傳動件等部分組成，電機驅(qū)動調(diào)整過程中，保證光學(xué)元件運動的平穩(wěn)性、重復(fù)性、精度，避免振動導(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)在準值階段時，首先，系統(tǒng)上電后，通過軟件的信息交互對CCD進行操作。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CCD的工作狀態(tài)(加電等)是否完好。外觸發(fā)信號到來后，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(diào)用指令后，CCD通過網(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(yīng)加給步進電機的脈沖數(shù)，并把這個脈沖數(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)生步進電機工作所需的各相脈沖信號，再通過光電耦合器和功率驅(qū)動電路對信號進行放大，產(chǎn)生電機所需的激勵電壓并驅(qū)動電機工作。最后，步進電機到達預(yù)設(shè)的位置后，通過安裝在電機上的軸角編碼器來反饋電機運行的數(shù)據(jù)及電機的位置，并上報給現(xiàn)場控制中心，如果達到正確的位置，則停止動作，如果位置不正確，則重復(fù)計算脈沖再命令步進電機運動。如圖3所示。

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

4 采用網(wǎng)絡(luò)CCD的優(yōu)點
首先，圖像包含的數(shù)據(jù)量非常大，在短時間內(nèi)傳輸多幀圖像會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堵塞現(xiàn)象，造成圖像的丟失或傳輸錯誤，降低系統(tǒng)的可靠性，而該設(shè)計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，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)呢摀?；再次，系統(tǒng)要求簡化設(shè)計，通過一個光纖收發(fā)器連接到現(xiàn)場交換機，成為現(xiàn)場以太網(wǎng)絡(luò)上1個結(jié)點，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)傳輸給主控計算機，而不用通過FEP控制FEP，需要圖像時可以下指令給網(wǎng)絡(luò)CCD。故將網(wǎng)絡(luò)CCD作為一個智能終端，可以提高系統(tǒng)的可靠性和實時性。
激光參數(shù)測量系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計對網(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。遠場CCD和監(jiān)漂CCD采用北京微視公司的SG680DAM，近場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(jié) 語
在試驗過程中，網(wǎng)絡(luò)CCD通過1 000 MHz交換機連接到以太網(wǎng)，如果采用100 MHz交換機，將無法識別CCD。CCD圖像采集系統(tǒng)采用基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計方法，將網(wǎng)絡(luò)CCD作為一個智能終端與以太網(wǎng)連接，獨立完成圖像的采集和處理，這樣，就使得控制系統(tǒng)具有靈活性，能減輕控制FEP的負載，提高系統(tǒng)的可靠性與可維護性。