[實(shí)用新型]基于Cortex-M3的工業(yè)CT數(shù)據(jù)采集裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320382903.1
• 申請(qǐng)日: 2013-07-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203405681U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖慧;劉義保;徐哈寧;魏強(qiáng)林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東華理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/04
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/04
• 代理公司: 南昌新天下專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電學(xué)領(lǐng)域，涉及核智能儀器技術(shù)，具體涉及一種基于Cortex-M3的工業(yè)CT數(shù)據(jù)采集裝置。

背景技術(shù)

工業(yè)CT（ICT）是計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，主要用于工業(yè)產(chǎn)品的無(wú)損檢測(cè)和探傷，不受被檢物的材料、形狀、表面狀況影響，能以灰度圖像形式展示出構(gòu)件的二、三維直觀圖像。工業(yè)CT（ICT）是工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像，80年代以來(lái)，國(guó)際上主要的工業(yè)化國(guó)家已把X射線或γ射線的ICT用于航天、航空、軍事、冶金、機(jī)械、石油、電力、地質(zhì)、考古等部門(mén)的無(wú)損檢測(cè)和無(wú)損評(píng)價(jià)中。工業(yè)CT機(jī)由射線源、探測(cè)器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和屏蔽設(shè)施等部分組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)控制機(jī)械掃描裝置，使ICT的射線從多個(gè)方向以掃描方式透射被檢測(cè)物體某斷層，然后將探測(cè)器獲得的衰減信號(hào)轉(zhuǎn)換、處理并傳輸給上位機(jī)進(jìn)行圖像重建，是工業(yè)CT機(jī)的關(guān)鍵組成部分，需要滿(mǎn)足以下主要任務(wù)：

（1）信號(hào)調(diào)理，工業(yè)CT探測(cè)器輸出信號(hào)由外部噪聲、系統(tǒng)噪聲和有用信號(hào)疊加組成的，通過(guò)信號(hào)放大電路、二階低通濾波電路、幅值甄別電路對(duì)前端輸入電路進(jìn)行處理；

（2）信號(hào)轉(zhuǎn)換處理，將調(diào)理電路輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，輸入處理器進(jìn)行數(shù)字濾波，并將濾波后的信號(hào)通過(guò)USB上傳給主機(jī)；

（3）數(shù)據(jù)通信，通過(guò)USB模塊連接上位機(jī)和下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的命令下傳和下位機(jī)的數(shù)據(jù)上傳；

（4）機(jī)械掃描控制，通過(guò)控制平移和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物斷層面的掃描。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是提供一種能滿(mǎn)足工業(yè)CT機(jī)硬件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置要求的基于Cortex-M3的工業(yè)CT數(shù)據(jù)采集裝置。

本實(shí)用新型的基于Cortex-M3的工業(yè)CT數(shù)據(jù)采集裝置，包括放大濾波電路、采樣保持電路、二級(jí)放大電路、幅值甄別電路、控制芯片、USB通信傳輸模塊、機(jī)械掃描裝置，其特點(diǎn)是，前端調(diào)理電路包括由5個(gè)NE5534組成的放大濾波電路和1個(gè)LM711幅值甄別電路，用于濾除外部高頻干擾，降低系統(tǒng)噪聲，保證探測(cè)器輸出的有效信號(hào)順利輸入控制芯片LPC1788進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理；USB通信傳輸模塊通過(guò)其2個(gè)外設(shè)串口與計(jì)算機(jī)相連，并通過(guò)其8位并口和讀寫(xiě)控制端口與控制芯片的I/O口相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳和命令下傳；控制芯片通過(guò)I/O口的供電端VDD連接兩個(gè)電機(jī)控制器的共陽(yáng)端，使其一直處于高電平狀態(tài)，通過(guò)四個(gè)I/O口與兩個(gè)電機(jī)控制器的CP端和DIR端連接，使電機(jī)按照設(shè)定的方向和頻率旋轉(zhuǎn)。

器件優(yōu)選為：Cortex?M3?-LPC1788作為嵌入式微控制器，NE5534作為低噪聲運(yùn)算放大器，LM711作為高速雙通道差分比較器，CH376S作為USB通信傳輸模塊核心芯片。

優(yōu)選：包括放大濾波電路U1～U2、采樣保持電路U3～U4、二級(jí)放大電路U5、幅值甄別電路U6、控制芯片U7、機(jī)械掃描裝置U8～U11、USB通信傳輸模塊U12，其特征在于：前端調(diào)理電路包括由5個(gè)NE5534U1～U5組成的放大濾波電路和1個(gè)LM711U6幅值甄別電路，二級(jí)放大電路U5與幅值甄別電路U6的輸出端接入控制芯片U7的P0.23端口，控制芯片U7為L(zhǎng)PC1788，控制芯片U7的P1.0和P1.1端口分別與USB通信傳輸模塊U12的A0和PCS#端口相連，使并口傳輸有效，控制芯片U7的P1.2和?P1.3端口分別與USB通信傳輸模塊U12的RD#和WR#端口相連，控制讀寫(xiě)操作，控制芯片U7的P1.4端口與USB通信傳輸模塊U12的INT#相連，實(shí)現(xiàn)中斷請(qǐng)求操作，控制芯片U7的?GPIO端口P1.5、P1.6、P1.7、P1.8、P1.9、P1.10、P1.11、P1.12分別與USB通信傳輸模塊U12的8位并口端D0-D7相連，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸；計(jì)算機(jī)U13通過(guò)自身USB外設(shè)D+、D-端口直接與U12的?10腳和11腳相連，控制芯片U7發(fā)送命令并接收上傳數(shù)據(jù)；控制芯片U7的VDD連接平移電機(jī)U8、旋轉(zhuǎn)電機(jī)U10的共陽(yáng)端OPTO，給兩個(gè)電機(jī)控制器的共陽(yáng)端OPTO提供高電平；控制芯片U7的?P1.19和P1.13與平移電機(jī)控制器U9的CP端和DIR端相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)平移電機(jī)步進(jìn)脈沖和旋轉(zhuǎn)方向的控制；控制芯片U7的?P1.20和P1.14與旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器U11的CP端和DIR端相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)步進(jìn)脈沖和旋轉(zhuǎn)方向的控制。