基于FPGA的高精度薄膜宽度控制仪设计.pdf

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1、94传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第5期DOI：10．13873／J．1OO0-9787(2016)05-0094--03基于FPGA的高精度薄膜宽度控制仪设计仲骥，周国平，黄峰，邢苏，何碧漪(南京林业大学信息科学技术学院，江苏南京210037)摘要：为了达到薄膜生产指标，利用线阵电荷耦合器件(CCD)进行数据采集测量，反射式红外光电传感器作为反馈控制，并以现场可编程门阵列(FPGA)为核心控制器，设计出一种高精度薄膜宽度控制仪。该装置能在精确检测出生产薄膜的宽度同时，将其与生

2、产要求的设定值进行比较，实现对充气开关进行控制。通过实验分析，该系统提高了整个生产过程的精度和可靠性。关键词：线阵电荷耦合器件；现场可编程门阵列；高精度；可靠性中图分类号：TP23文献标识码：B文章编号：1000-9787(2016)05-0094--03Dqesi"tg~nofrhitgchpreci。si。onthinfiilmw,idthcCoOntrolinstrumentbasedonFPGAZHONGJi，ZHOUGuo—ping，HUANGFeng，XINGSu，HEBi—yi(CollegeofInformationScienceandT

3、echnology，NanjingForestryUniversity，Nanjing210037，China)Abstract：Inordertoachieveindexofthinfilmproduction，usinglineararrayCCDtocarryoutdataacquisitionandmeasurement，reflectiveinfraredphotoelectricsensorasfeedbackcontrol，andfieldprogrammablegatearray(FPGA)isusedascorecontroller，d

4、esignahighprecisionthinfilmwidthcontrolinstrument．Thedevicecandetectwidthoftheproducedthinfilmaccurately，atthesametime，compareitwithsettingvalueofproductionrequirements，thenrealizepneumaticswitchcontro1．Throughexperimentalanalysis，thesystemimprovesprecisionandreliabilityofthewhol

5、eproductionprocess．Keywords：linearCCD；FPGA；highprecision；reliability0引言光电传感器感应到与薄膜之间的距离控制继电器切换充气电荷耦合器件(chargecoupleddevice，CCD)成像技术开关状态。利用线阵CCD检测生产过程中的薄膜宽度，假主要用于吹膜生产过程中的非接触式测量，生产出的薄膜如超出设定范围则通过FPGA改变输出脉宽调制(PWM)波的占空比调节偏差，实时控制精度，进而达到闭环控制。宽度满足预先设置的要求。控制端由反射式红外光电传感系统的总体结构框图如图1所示。器执行，目

6、前很多薄膜宽度控制仪都采用单光电头控制方式，而在工业现场，受到薄膜抖动和光照变化的影响，薄膜精度和整个系统的稳定性将会大打折扣。这会导致生产的光电传感器CCD驱动ll微分二值化处理薄膜尺寸达不到精度要求，更有可能浪费一大卷薄膜，因此信号放大—PWM波产生器．Jl匦—l——T—单光电头吹膜机想要得到精度上的保障，就得投入大量的二工EP2C35F672C6l旦翌带环控制人力物力J。图1系统总体结构框图本文设计通过在线检测后反馈给控制系统来控制薄膜Fig1Overallstructureblockdiagramofsystem宽度，从而生产出的薄膜宽度的精度有

7、了很大提高。2系统硬件设计1薄膜宽度控制仪工作原理2．1线阵CCD驱动设计系统中有3只光电传感器，很大程度上减小了吹膜过作为光电转换图像传感器，CCD具备了很好的非接触程中薄膜抖动对产品精度的影响。无损检测能力，使其正常工作的关键是要产生相应的工作本设计采用FPGA作为主控单元，根据反射式红外时序。在设计中采用ALTERA公司CycloneII家族的收稿日期：2015-09-0896传感器与微系统第35卷较，然后用FPGA调节PWM波作为反馈，减小红外光电传表1二种薄膜宽度控制仪数据感器受外界影响而产生的偏差。程序设计主流程是：用Tab1Dataoftw

8、okindsofthinfilmwidthcontrollerFPGA设计出线阵