基于声扫描显微镜自动聚焦系统设计及其实现
发布时间：2023-11-05 11:02
声扫描显微镜是工业检测及科研基础设备的重要分支是一项重要的科研基础技术,被广泛的应用在材料分析,生物医学,工业质量等多个领域中。当前的声扫描显微镜系统分辨率已经可以达到光学设备水平,然而,在显微镜自动聚焦环节国内外采用技术适应能力差,不能满足主流设备需求,成为阻碍声扫显微镜设备智能化的问题,因此,研发能够快速精准并且广泛应用的自动聚焦技术是具有研究意义的课题。本文主要研究提供一种运动控制平台与超声聚焦系统相结合的完整自动聚焦软件。软件整合不同学科技术将声学原理、数字信号处理、机械控制结合是主要难题。本文研究采用理论分析、建立模型与实际应用相结合的方法。可以实现一种符合声扫描显微镜自动精准聚焦需求,并且能够通过实际实验与模拟仿真验证自动聚焦系统可行性。由于涉及多学科,本文采用研发过程主要内容分章节叙述,从自动聚焦声学原理到搭建模型并结合实际信号构建自动聚焦算法再到机械运动控制及优化方式描写。其中作者工作主要分为三个部分组成:一、采用多元高斯声束叠加法仿真声源声场,通过仿模型计算出声源焦点位置。结合超声波回射波信号、声波透射系数、声波衰减等参数综合分析自动聚焦过程。二、根据自动聚焦原理推导...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
1 引言
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究状况
1.2.1 声扫描显微镜国内外研究现状
1.2.2 超声自动聚焦技术研究现状
1.3 本文主要研究内容及难点
1.3.1 本文主要研究内容
1.3.2 本文主要研究难点
1.4 本文组织结构
2 超声自动聚焦关键技术及声扫描显微镜概述
2.1 自动聚焦技术声源及传播基础及相关理论
2.1.1 多元高斯声束叠加法原理
2.1.2 单声束高斯声束传播过程
2.1.3 多声束高斯叠加
2.2 自动聚焦技术回波基础及相关理论
2.3 自动聚焦系统平台搭建
2.4 声扫描显微镜概述
2.4.1 声扫描显微镜
2.4.2 声扫描显微镜应用及相关显微镜比较
2.5 本章总结
3 声扫描显微镜自动聚焦系统需求分析
3.1 声扫描显微镜自动聚焦系统概述及业务需求分析
3.1.1 声扫描显微镜自动聚焦系统概述
3.1.2 声扫描显微镜自动聚焦工作原理
3.1.3 声扫描显微镜自动聚焦业务需求分析
3.2 声扫描显微镜自动聚功能需求分析
3.2.1 运动控制分析
3.2.2 超声信号分析
3.2.3 数据通讯分析
3.3 声扫描显微镜自动聚焦其他需求
3.4 本章总结
4 声扫描显微镜自动聚焦系统分析
4.1 自动聚焦系统功能划分及边界
4.2 V(z)曲线绘制方法
4.2.1 V(Z)曲线建模
4.2.2 超声波在耦合剂中传播衰减
4.2.3 聚焦过程的V(Z)曲线变化
4.3 超声自动聚焦算法
4.3.1 快速聚焦分析及实现
4.3.2 精准聚焦分析及实现
4.4 超声运动控制算法
4.4.1 运动控制设计及实现
4.4.2 声扫描显微镜控制优化
4.5 本章总结
5 声扫描显微镜自动聚焦系统设计与实现
5.1 声扫描显微镜自动聚焦系统结构设计
5.1.1 超声自动聚焦总体结构设计
5.1.2 运动控制结构设计
5.1.3 超声信号结构设计
5.1.4 自动聚焦硬件结构设计
5.2 自动聚焦软件详细设计与实现
5.2.1 运动控制详细设计与实现
5.2.2 超声信号详细设计与实现
5.2.3 自动聚焦实现
5.3 声扫描显微镜控制硬件实现
5.3.1 声扫描显微镜电气控制柜设计
5.3.2 声扫描显微镜超声硬件选型
5.3.3 声扫描显微镜硬件搭建
5.4 本章小结
6 声扫描显微镜自动聚焦测试及验证
6.1 功能性测试
6.2 自动聚焦系统测试
6.3 本章小结
7 结论及展望
7.1 本文工作总结及结论
7.2 本文创新点及未来工作展望
参考文献
附录A
学位论文数据集
本文编号：3860904
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
1 引言
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究状况
1.2.1 声扫描显微镜国内外研究现状
1.2.2 超声自动聚焦技术研究现状
1.3 本文主要研究内容及难点
1.3.1 本文主要研究内容
1.3.2 本文主要研究难点
1.4 本文组织结构
2 超声自动聚焦关键技术及声扫描显微镜概述
2.1 自动聚焦技术声源及传播基础及相关理论
2.1.1 多元高斯声束叠加法原理
2.1.2 单声束高斯声束传播过程
2.1.3 多声束高斯叠加
2.2 自动聚焦技术回波基础及相关理论
2.3 自动聚焦系统平台搭建
2.4 声扫描显微镜概述
2.4.1 声扫描显微镜
2.4.2 声扫描显微镜应用及相关显微镜比较
2.5 本章总结
3 声扫描显微镜自动聚焦系统需求分析
3.1 声扫描显微镜自动聚焦系统概述及业务需求分析
3.1.1 声扫描显微镜自动聚焦系统概述
3.1.2 声扫描显微镜自动聚焦工作原理
3.1.3 声扫描显微镜自动聚焦业务需求分析
3.2 声扫描显微镜自动聚功能需求分析
3.2.1 运动控制分析
3.2.2 超声信号分析
3.2.3 数据通讯分析
3.3 声扫描显微镜自动聚焦其他需求
3.4 本章总结
4 声扫描显微镜自动聚焦系统分析
4.1 自动聚焦系统功能划分及边界
4.2 V(z)曲线绘制方法
4.2.1 V(Z)曲线建模
4.2.2 超声波在耦合剂中传播衰减
4.2.3 聚焦过程的V(Z)曲线变化
4.3 超声自动聚焦算法
4.3.1 快速聚焦分析及实现
4.3.2 精准聚焦分析及实现
4.4 超声运动控制算法
4.4.1 运动控制设计及实现
4.4.2 声扫描显微镜控制优化
4.5 本章总结
5 声扫描显微镜自动聚焦系统设计与实现
5.1 声扫描显微镜自动聚焦系统结构设计
5.1.1 超声自动聚焦总体结构设计
5.1.2 运动控制结构设计
5.1.3 超声信号结构设计
5.1.4 自动聚焦硬件结构设计
5.2 自动聚焦软件详细设计与实现
5.2.1 运动控制详细设计与实现
5.2.2 超声信号详细设计与实现
5.2.3 自动聚焦实现
5.3 声扫描显微镜控制硬件实现
5.3.1 声扫描显微镜电气控制柜设计
5.3.2 声扫描显微镜超声硬件选型
5.3.3 声扫描显微镜硬件搭建
5.4 本章小结
6 声扫描显微镜自动聚焦测试及验证
6.1 功能性测试
6.2 自动聚焦系统测试
6.3 本章小结
7 结论及展望
7.1 本文工作总结及结论
7.2 本文创新点及未来工作展望
参考文献
附录A
学位论文数据集
本文编号：3860904
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3860904.html