基于網絡技術的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／近場透鏡、衰減器)要求有很高的定位精度和重復精度，以保證所有運動組件的光軸偏差在許可范圍內，同時要求調整方便、性能可靠。這些組件的精確定位都由位置調節(jié)機構來完成。電動位置調節(jié)機構的控制由PLC、步進電機驅動電源(脈沖分配器和功率驅動)、步進電機、機械傳動件等部分組成，電機驅動調整過程中，保證光學元件運動的平穩(wěn)性、重復性、精度，避免振動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，首先，系統上電后，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)信號到來后，CCD曝光采集圖像，圖像保存在幀存儲器中，當接收到網絡調用指令后，CCD通過網絡上傳所采集的圖像。其次，準值FEP接收到圖像后計算應加給步進電機的脈沖數，并把這個脈沖數傳給PLC。再次，位置調節(jié)控制單元采用PLC作為中央處理中心，由PLC給出事先經過計算的脈沖信號和方向信號，經脈沖分配器以及細分電路產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動電路對信號進行放大，產生電機所需的激勵電壓并驅動電機工作。最后，步進電機到達預設的位置后，通過安裝在電機上的軸角編碼器來反饋電機運行的數據及電機的位置，并上報給現場控制中心，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)將圖像保存到現場控制中心，等待主控系統的調用。

4 采用網絡CCD的優(yōu)點
首先，圖像包含的數據量非常大，在短時間內傳輸多幀圖像會出現網絡堵塞現象，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，該系統采用三層網絡設計，控制底層設備很多，位于網絡的較高層可靠性越高，也能降低網絡傳輸的負擔；再次，系統要求簡化設計，通過一個光纖收發(fā)器連接到現場交換機，成為現場以太網絡上1個結點，還可以減小由于系統的電磁干擾，避免影響圖像的質量；最后，采集的數據可以直接通過光纖網傳輸給主控計算機，而不用通過FEP控制FEP，需要圖像時可以下指令給網絡CCD。故將網絡CCD作為一個智能終端，可以提高系統的可靠性和實時性。
激光參數測量系統基于網絡架構的設計對網絡CCD要求有所提高，根據系統三層網絡架構，所選CCD必須具有網絡接口。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，科學級CCD采用重慶港宇SGl024。

5 結 語
在試驗過程中，網絡CCD通過1 000 MHz交換機連接到以太網，如果采用100 MHz交換機，將無法識別CCD。CCD圖像采集系統采用基于網絡架構的設計方法，將網絡CCD作為一個智能終端與以太網連接，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。