内螺纹检测系统及其USB接口电路研究

论文摘要

螺纹零件作为机械领域的常用件,其参数测量是机械制造工业中一项基础性测量技术,而其非接触测量是将机电技术、光测技术与计算机图像处理技术相结合的综合测量技术。本论文研究了应用于内螺纹测量的检测系统和USB接口电路,建立了内螺纹检测系统模型框架和数据采集软硬件系统。论文简要介绍了内螺纹检测系统的原理和结构,给出了整个系统的结构框图,建立了基于激光三角测量原理的光学分系统、用于轴向进给的精密机械位移平台分系统和数据采集传输分系统。根据非接触式内螺纹检测系统的高速化和微型化特性,设计了一套高速数据采集、存储、传输系统。采用CPLD产生的时序电路驱动光电传感器CCD输出信号,同时控制A/D采样和进行模数转换；随后,数字信号存入FIFO并与采用GPIF接口模式的USB相连,等待FIFO触发GPIF波形时将数据高速读入USB端点暂存,等候主机读取到内存缓存区进行进一步的存储显示。在硬件设计方面,论文提出了数据采集系统总体方案,给出了数据采集系统的工作原理。介绍了数据采集系统中用到的主要芯片CCD和USB,并对系统硬件电路中的主要模块、CPLD内部逻辑等内容进行了设计。在软件设计方面,论文分析了USB总线体系、通信协议和WDM驱动程序模型,建立了数据传输系统中USB固件程序框架,设计了系统固件程序、USB设备驱动程序和主机应用程序。完成了整个USB通信功能和界面显示等功能设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究及发展状况
• 1.2.1 接触式螺纹测量
• 1.2.2 非接触式螺纹测量
• 1.2.3 USB接口简介
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 检测系统工作原理及结构组成
• 2.1 系统组成
• 2.2 激光测量分系统
• 2.3 轴向进给分系统
• 2.3.1 光栅位移检测单元
• 2.3.2 精密位移平台
• 2.3.3 步进电机控制
• 2.4 数据采集传输分系统
• 3 数据采集系统硬件设计
• 3.1 CCD组成及工作原理
• 3.1.1 CCD的结构及工作过程
• 3.1.2 线阵CCD的特点及ILX526A
• 3.1.3 ILX526A驱动时序电路设计
• 3.2 AD模数转换
• 3.2.1 芯片MAX152介绍
• 3.2.2 MAX152时序电路设计
• 3.3 USB2.0接口电路设计
• 3.3.1 EZ-USB FX2结构特点
• 3.3.2 CY7C68013外围控制电路设计
• 4 USB固件程序设计
• 4.1 USB总线体系
• 4.1.1 USB系统结构
• 4.1.2 USB通信协议
• 4.1.3 USB传输类型
• 4.2 USB固件程序的功能和框架
• 4.2.1 固件功能和开发工具
• 4.2.2 固件框架结构
• 4.3 列举和重列举
• 4.4 GPIF接口固件设计
• 4.5 固件程序的下载
• 5 USB设备驱动程序和主机应用程序设计
• 5.1 WDM模型概述
• 5.2 WDM驱动程序组成
• 5.2.1 入口例程
• 5.2.2 即插即用例程
• 5.2.3 分发例程
• 5.3 USB设备驱动程序安装
• 5.4 主机应用程序设计
• 5.4.1 打开USB设备
• 5.4.2 读取USB设备数据
• 5.4.3 关闭设备
• 6 结论
• 参考文献
• 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果
• 致谢