目前,对物体的重量进行测量主要依据两种基本原理。一是利用力学中的杠杆平衡原理,二是利用各种传感器将物体的重量信息转化成电信号,再对此电信号进行分析处理提取该物体的重量信息。前者适用范围广,量程大,是一种经济的方法,但测量精度有限且需人工完成,因此,这种方法无法实现实时动态测量。后者采用了传感器,这就有利于用电子装置来对重量信息进行分析、计算,并显示结果,但是,很多传感器受动态范围的限制。本文则从光学技术角度结合力学原理利用CCD传感实现了对物体的动态实时测量。
2 测量原理
CCD对物体进行测量的原理如图1所示。平面镜的转动支点为O,且垂线OW交透镜轴为W点。W点位于f′(焦距)与2f′之间。当没有测量物体时,平面镜与激光束的交角为θ。CCD放在透镜的右边,它和透镜中心的距离为f′,这样便于计算y′。下面分析其原理并导出测量公式。
物体使弹簧产生的形变,通过传动装置,使平面镜转动一个角度,激光器产生的激光照射在平面镜上不同的位置产生不同的反射光线,通过透镜聚集到CCD上。CCD产生的电信号是视频信号,需要对它进行预处理。由于信号比较小,首先要进行放大,然后还需要进行抗混叠滤波。
信号经过预处理后,还不能被DSP所接收。需要将信号进行A/D数据转换,在A/D转换时采用TI公司的A/D芯片TLC5510,这是一种高速A/D转换器。A/D转换是在DSP的控制下进行的。
TLC5510的工作特点是:当采样时钟为高电平时,A/D转换器处于跟踪状态;时钟下降沿时,输入信号被保持,A/D转换器进入转换状态,转换数据延迟2.5个时钟周期后在时钟上升沿输出。这样,对于A/D采样,每一个时钟到来时就会有采样数据输出。因此,TLC5510除了数据线外,还包含一个输出允许接口信号。
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