[发明专利]物体微位移运动的高分辨率高速数字检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及运动对象的实时检测技术，尤其涉及一种物体微位移运动的高分辨率高速数字检测系统。

背景技术

使用CCD相机测量物体微小形变及微小位移的图像式监测系统已被广泛提出，这些系统的原理都是将物体状态的变化转换为CCD相机像面上成像位置的变化，再通过数据处理，折算出物体实际的形变或位移量。然而这些系统的被测对象是处于静态或者是准静态情况下，因而此类系统的工作方式是静态的，即对物体的检测时间间隔相对较长。对于在小范围位移内以一定方式进行运动的物体，要准确、高速获得物体的运动参数，使用上述系统就无法得到所需的结果，必须设计一种新颖的检测系统，提高检测的分辨率和速度，从而实现对物体微位移运动的检测。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种物体微位移运动的高分辨率高速数字检测系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种物体微位移运动的高分辨率高速数字检测系统，它主要由光源、反射镜、探测器、同步信号电光转换器和计算机组成。所述探测器由线阵CCD相机与PCI数据采集卡通过数据线连接组成，PCI数据采集卡模块插于计算机的PCI插槽中。

进一步地，所述光源由LED、狭缝和照相机镜头依次固定在结构件上组成。

进一步地，所述反射镜为45度平面镜。

进一步地，所述同步信号电光转换器由激光二极管及其驱动电路组成，驱动电路包括直流电源、达林顿管和2个电阻。检测的运动物体上具有同步电信号，所述直流电源的正端连接到激光二极管的正端，直流电源的负端与同步电信号的负端一起连接到达林顿管的发射极，同步电信号的正端经过一个电阻连接到达林顿管的基极，激光二极管的负端经过另一个电阻连接到达林顿管的集电极。

本发明的有益效果是：

1、检测速度快，时间分辨率可达0.1毫秒；

2、检测的位置分辨率高，可达亚微米量级；

3、采用带阈值的数字化求重心法计算光斑位置，检测到的位置精度高，可达微米量级；

4、通过电光转换将运动物体的同步电信号转换为光信号，从而可以简便地提取出运动的整周期数据；

5、记录并显示物体运动的高分辨率时间-位移曲线，从而既可以实时监测、计算物体的运动特性，也可以一次采集若干时间的数据供事后分析。

附图说明

图1是本发明结构示意及检测原理图；

图2是本发明光源部分结构示意图；

图3是本发明中同步信号电光转换器电路示意图；

图4是本发明中所述运动物体的时间-位移曲线图；

图5是本发明中计算机处理数据的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明由光源、反射镜、探测器、同步信号电光转换器、计算机五个部分组成。探测器由线阵CCD相机与PCI数据采集卡通过数据线连接组成，PCI数据采集卡模块插于计算机的PCI插槽中。

光源可采用PROLIGHT公司的5W大功率平板白光LED，如图2所示，LED使用直流稳压电源供电，与狭缝一起安装于光源结构件上，前端安装照相机镜头以调节出射光的形状和强度。

反射镜为45度平面镜。

探测器部分的线阵CCD相机可采用DALSA公司的P2-22-4K30型号CCD相机，PCI数据采集卡可采用CORECO公司的0C-64EO-IPR00X64-CL iPro型号PCI数据采集卡，该CCD相机与数据采集卡为配套产品，附有专用数据线，连接CCD相机与数据采集卡。

同步信号电光转换器由激光二极管及其驱动电路组成。如图3所示，12V直流电源的正端连接到激光二极管的正端，12V直流电源的负端与同步电信号的负端一起连接到达林顿管的发射极，同步电信号的正端经过一个10K欧的电阻R连接到达林顿管的基极，激光二极管的负端经过一个470欧电阻连接到达林顿管的集电极。当运动物体的同步电信号到达时，达林顿管导通，激光二极管被点亮，产生同步光信号；无同步信号时，达林顿管截止，激光二极管熄灭。同步信号电光转换器部分的电气系统与探测器部分的电气系统完全隔离，并使得探测器部分简便的获取了同步电信号的时间信息，极大的简化了后续处理。