1222222222222光照强度自动检测显示系统设计.

光照强度检测系统及方法一、引言光照强度是指其中一给定区域内光线的强弱程度，对于室内照明、光伏发电等领域来说是十分重要的参数。

为了方便实时监控和调节光照强度，本文提出了一种光照强度检测系统及方法。

二、系统概述该系统由光照传感器、数据采集模块、信号处理模块和显示模块组成。

光照传感器负责实时采集光照强度数据，数据采集模块进行数据采集和传输，信号处理模块对采集到的数据进行处理和分析，最后通过显示模块将结果展示给用户。

三、系统设计1.光照传感器选择光照传感器是上述系统的核心部件，可以选择光敏电阻、光电二极管、光敏三极管或光电效应传感器等。

其中光敏电阻是较为常见和简单的光照传感器。

2.传感器接口电路设计为了保证光照传感器工作的稳定性和准确性，需要设计相应的传感器接口电路。

常见的设计包括低通滤波器和放大器电路。

低通滤波器用于滤除高频噪声，放大器用于放大传感器输出的微小电压信号。

3.数据采集与传输数据采集模块接收光照传感器输出的模拟电压信号，并将其转换为数字信号。

采用模数转换器（ADC）进行信号转换，并通过通信接口（如串口、SPI或I2C）将数据传输给信号处理模块。

4.信号处理与分析信号处理模块负责对采集到的光照强度数据进行处理和分析。

可以采用滑动窗口、均值滤波或加权平均等算法对数据进行平滑处理，排除异常值的影响。

同时，可以设定不同的阈值和报警规则，当光照强度超过或低于设定的范围时，发出报警信号。

5.结果展示最后的显示模块将处理后的光照强度数据展示给用户。

可以使用液晶显示屏、LED指示灯或手机APP等方式进行展示。

用户可以根据展示结果来判断光照强度是否符合要求，并进行相应的调节措施。

四、系统优势1.系统结构简单，组件易于获得，可快速实施。

2.采用先进的滤波和处理算法，能够准确测量光照强度。

3.可以根据实际需求设定不同的阈值和报警规则，及时发现和解决光照问题。

4.显示模块可以提供直观的光照强度数据，方便用户了解和调整。

【doc】光照度检测仪的设计光照度检测仪的设计2o12年3月繁3期虐子茼ELECTRONICTESTMar.2o'2No.3光照度检测仪的设计?王莹莹,徐玉珍,洪耀,叶国文(丽水学院工学院,浙江丽水323000)摘要:在公路隧道交通中,照度的测量和控制是很常见的.基于此设计一种具有自动量程转换功能,测量精度高,成本低的工控型数显照度计.本设计是以单片机ATMEGA8为核心部件的测量系统,硬件部分主要由信号采集,信号放大,A/D转换,数码显示和Rs485通讯接IZI几部分.整个系统软件部分主要有:传感器数据采集模块,光亮度检测模块,通讯接IZI模块,光亮度显示模块.通过实验测试,本系统设计合理,其测量范围,分辨率,光谱响应误差基本上达到了设计的要求.关键词:光照度;变送器;单片机;通讯中图分类号:TP393文献标识码:BLightdetectordesignandfabricationWangYingying,XuYuzhen,HongYao,YeGuowen (LishuiUniversityInstituteOfTechnology,LishuiZhejiang323000,China) Abstract:Inthehighwaytunneltraffic,theilluminationofthemeasurementan dcontrolisverycommon.Basedonthisdesignanautomaticrangeconve~ion,highaccuracy,lowerCOStindustrial —typedigitallightmeter.ThedesignisbasedonthecorecomponentsofthemicrocontrollerATMEGA8measurementsystem ,mainlybythesignalacquisitionhardware,signalamplification,A/Dconversion,digitaldisplayandRS485com municationinterfaceparts.Partofthesystemsoftwareare:sensordataacquisitionmodule,thelightintensitydetec tionmodule,communicationinterfacemodule,displaymodulebrightness.Throughexperimentaltests,thesystemdes ignisreasonable,andthemeasurementrange,resolution,spectralresponseerrorbasicallymeetthedesignrequirem ents.Keywords:illumination;transmitter;singlechipmicrocomputer;communication ?基金项目:浙江省新苗人才资助项目(2011R429017o2o12.30引言光是人类眼睛可以看见的—种电磁波,是生物生长和发育的必要条件之?,它对于世间万物有着不可或缺的影响.光照度与我们的生活息息相关,光照度的大小对我们的工作和生产都有很大的影响,如隧道,广场,场馆,工业现场,野外,水下(包括海底)等场所全天候的光度(照度或亮度)等地的照度不足,连续工作会引起视觉疲劳,大大降低工作效率,所以有必要对以上场所利用光照检测仪进行光照度测量控制.光照度检测仪是基于光探测器的照度测量仪表,是光强测量中用得最多的仪器之一,广泛应用于商业和工厂的照度测量.光照度检测仪也是照明设计和节约能源最基本的测量仪器.随着国民经济发展,特别是近年来工农业发展迅速,正在大量地使用各类光度仪器特别是光照度计,用来测量环境的照明情况.光照度检测仪是—种简易便携式的测量光强度的仪器,能快速准确地将所测量光的强度以数据的形式显示出来.系统设计及工作原理光照度检测仪原理框图如图1所示.圈1光照度检测仪原理框图此设计系统主要包括3个部分:光照度变送器,光照度检测板,光照度显示器.具体是以光亮度采样芯片将当前的,通过两线制接口传送给单片机,单片机将采样芯片送来的数据进行补偿算法获得精确实际采样值."光照度变送器"将采集到的外界自然光转换为相应的直流电压信号."光照度检测板"采集'光照度变送器"输出的电压信号并转换为数字信号."亮度显示器"定时去读取"光照度检测板"的转换数据,做平均值计算得出光亮度值并在显示面板上显示照度数值."光照度检测板"和"亮度显示器"之间采用RS485通讯方式来实现数据传递."亮度显示器"有两个信号接口分别为: "D~AC数模输出接口"接到LED灯调光器的信号输入端 (LED调光器接收DC0—5V的直流电压信号). 2硬件电路设计本系统采用ATMEGA8单片机作为控制核心,控制系统主要包括RS485接口及变送器通讯,光照度监测板, A/D转换器,光照度显示器.系统硬件设计如图2所示.图2系统硬件设计图本设计采用了Atmel公司的单片机Atmega8作为控制核心.Atrnlega8是基于增强的AVRsc结构的低功耗8 位CMOS微控制器.由于其指令集以及单时钟周期指令执行时间,A_锄_ega8的数据吞吐率高达lMI】,MHz,从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾.CPU的31,3O脚为串行通讯口,28脚接RS485的收发控制端.本系统要保证下位机的数据高速,及时,准确地传送至单片机,RS485接口能更好满足本类系统的要求. CPU的23脚为ADC采样输入端实时采样光亮度传感器信号接收调理电路.本系统使用的传感器是JCJ100P照度变送器. JCJ100P照度变送器以标准模拟电压或电流变送器输出,标准RS一232或485通信接口,并可直接配接计算机. 其技术参数:工作电压1.12VDC~10%2.24VDC~10%照度传感器硅蓝光伏探测器测量范围1.02000Lux(中低照度)2.0,20,000Lux(中高照度)3.0—200,000Lux(强光源)准确度?7%输出信号0—5VDC4—20mA(两线制),其通讯协议采用标准MODBUS通讯协议,在使用组态软件时,须选用的设备为MODICON(莫迪康)的 2o12.3 PLC,MODBUS—RTU设备.此系统采用USART通用同步和异步串行接收器和转发器,它是一个高度灵活的串行通讯设备.显示电路的设计:本系统选用普通数码管显示模块, 用来显示此时光照度数值.3系统软件的设计该光照度系统的软件设计采用了结构化和模块化的设计方法,便于功能扩展,软件设计采用C语言编写.主要有以下八.个模块:传感器数据采集模块,光亮度检测模块,通讯接口模块,光亮度显示模块.此系统程序首先是对单片机系统的初始化,启动 ADC转换功能,取多次采样值的平均值为实际采样数据, 并转化为与亮度变送器对应的十六进制亮度单位数值,然后以光亮度采样芯片将当前的光照度数据转换成二进制值通过两线制接口传送给单片机,单片机将采样芯片送来的数据进行补偿算法获得精确实际采样值."光照度变送器" 通过其内部传感器转换将采集到的外界自然光转换为相应的直流电压信号."光照度检测板"采集"光照度变送器" 输出的电压信号并转换为数字信号."亮度显示器"定时去读取"光照度检测板"的转换数据,做平均值计算得出光亮度值并在显示面板上显示照度数值.系统软件主框图如图3所示.N匝——豳图3系统软件主框图4现场测试结果本设计的光照度检测仪测量范围在0Lux-9999Lux, 精确度为1Lux,测量误差为:t:5Lux.在相同的照明条斗-下' 本光照度检测仪和标准照度计(TES一1332A照度测量范围在0Lux~2000Lux,分辨率0.1Lux)的测量值比较, 见表l.根据数据比较得出光照检测仪的误差在:1:5Lux 以内,设计合格.表1标准照度计和光照检测仪的测量值比较5结论本文设计的光照度计测量仪,具有自动量程转换功能,测量精度高,成本低等优点,经测试,该仪器各指标均达到设计要求,是一款性价比较高的光照度检测仪. 参考文献[1】朱小清,詹云翔.光度测量技术及仪器【M】.北京:中国计量出版社,2007:16—18.【2】李行善,左毅,孙杰,等动测试系统集成技术【M】.北京:电子工业出版社,2004:8-9.【3】叶国文.基于单片机的温湿度变送器的设计【J】.微计算机信息,2008,24(23):126—128.[4】白泽生'白宗文.一种简易光照度检测电路的设计[J】.现代电子技术,2006(11):91—92.【5】王莘之.单片机应用系统抗干扰技术【M】.北京:北京航空航天大学出版社,2000:10—13.[6]6刘彬,张秋掸.光电检测前置放大电路的设计[J].燕山大学,2003,27(3):193—196.[7】曹国华,高艺.高速嵌入式单片机与接口技术[M】.北京: 国防工业出版社,2005:9—24.[8】钟波,丁永刚.基于ATMEGA8的温湿度系统的设计[J】. 电子测试,2009(3):43—46.作者简介:王莹莹.本科在读.主要研究方向为传感器智能仪器等.叶国文.高级工程师.硕士.主要研究方向为传感器,信号处理与分析等.E-mail:yeguowen2@126.corn _。

天津商业大学自动化专业2007级传感器原理及应用课程设计说明书设计题目：光照强度自动检测显示系统设计学号：姓名：李哲完成时间：2009年9月28日至2010年1月3日总评成绩：指导教师签章：设计题目：光照强度自动检测显示系统设计一、题目的认识理解光照强度自动检测显示系统，该系统可以自动检测光照强度的强弱并显示让人们知道此时光照强度的强弱。

人们可以设定光照强度的范围，一旦超出此范围该系统可以发出警报通知或直接采取措施使光照强度在此范围内。

人们可以通过看此装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。

比如在黑夜时，光照很弱可以控制路灯使其开启，当光照适宜时自动关闭；在蔬菜种植大棚内，可以给该装置设定一个蔬菜最适应生长的关照范围，当光照超出范围时发出警报通知种植人员，以便种植人员做出合理的措施。

二、设计任务要求：设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强）备注：报警功能选作。

1、方案的设计1）根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型；2）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出；3）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计；5）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格）；6）设计结束后，进行仿真调试。

2、仿真调试方案1）利用Workbench或Pspice等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性；2）给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。

3、完成课程设计报告三、设计所需基础知识及工具1、基础知识电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、比较器、功率放大器等知识，数字电子线路中开关特性及数字信号等知识，传感器技术中的光电传感器原理及应用、测量电路等部分知识。

本科学生毕业设计基于单片机的数字式光照强度检测系统的设计系部名称：机电工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化08-3班学生姓名：指导教师：职称：教授二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's Degree目录摘要 (Ⅰ)A B S T R A C T (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 课题的意义、目的和要求 (1)1.1.1 课题的意义 (1)1.1.2 课题的目的 (1)1.1.3 课题的要求 (2)1.2 数字式光照强度检测仪的发展前景及趋势 (3)1.3 本课题主要研究的内容 (4)1.3.1单片机 (4)1.3．2 单片机发展历史及应用 (6)第2章系统概述 (9)2.1 系统方案的选择与论证 (9)2.2 光敏电阻简介 (10)2.3 本章小结 (13)第3章系统的硬件部分 (14)3.1单片机最小系统和通信模块的设计 (14)3.1.1单片机最小系统的设计 (14)3.1.2下载通信模块的设计 (16)3.2光敏电阻网络的设计 (17)3.3输出选择电路的设计 (18)3.4 A/D模数转换电路的设计 (20)3.5数码管显示电路的设计 (20)3.6 本章小结 (22)第4章系统软件部分 (23)4.1 软件流程图 (24)4.2Keil软件简介 (26)4.3 程序清单 (26)4.4 PROTUES软件绘图及仿真 (28)4.5 软件的调适与仿真 (29)4.5.1系统软件调试 (29)4.5.2 仿真结果 (30)4.6本章小结 (32)结论 (33)参考文献 (34)附录 (35)致谢 (37)摘要该数字式光照强度检测仪以单片机和模数转换为技术核心，具体由单片机最小系统、下载通信模块、A/D模数转换模块、光照方向检测模块、输出选择模块和数码管显示模块组成。

在本系统的设计中，利用光敏电阻阻值随光强的变化特性来检测光强，采用单片机控制输出选择模块和数模转换芯片依次测量不同方向的光照强度，并通过编程处理数据进行光强的比较，最后通过数码管显示检测结果。

传感器原理及应用课程设计说明书设计题目：光照强度自动检测显示报警控制系统设计学号：姓名：完成时间：2010、12、13至2010、12、19总评成绩：指导教师签章：设计题目：光照强度自动检测显示系统设计一、题目的认识理解本次设计题目是光照强度自动检测显示报警控制系统设计，完成光照强度自动检测、显示、报警、控制系统。

采用电路、数电、模电知识柔和一块设计电路，将系统分为四个模块设计电路：检测、显示、报警、控制，把复杂问题简单化。

数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。

测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。

显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。

自动控制模块，用或非门实现暗光控制，同时继电器闭合，打开日光灯，当在外界中、强光条件下继电器掉电日光灯熄灭。

一、设计任务要求：设计一个光照强度自动检测、显示、报警、控制系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强）1、方案的设计根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型；1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出；2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计；4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格）；5）设计结束后，进行仿真调试。

2、仿真调试方案利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性；给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。

3、完成课程设计报告。

光照检测及控制系统设计光照检测及控制系统是一种实现自动控制照明系统的技术，它使用多种传感器检测室内外照度，以达到节能、複合式照明效果的目的。

主要内容如下：首先，光照检测及控制系统的设计必须考虑到系统的灵活性、准确性以及适当的面积覆盖等。

为此，可采用有源传感器或无源传感器来检测室内外的照度，并将其数据发送至不同的数据处理单元。

最终获得的信息将反馈到照明控制器，以实现节能目的。

其次，在设计过程中，必须考虑传感器的应用特性，它们必须能够对室内外的照度变化、照度值和照明状态提供准确的反馈，以达到节能目的。

在实施照明控制器之前，需要分析各种情况下照明系统的行为模式，以便根据不同的照明状态进行控制。

最后，安装照明控制系统的过程也很重要，当照明系统安装完成后，需要对整个系统进行调试，以检查是否能够完成所需的功能；且必须要考虑到建筑的温度、湿度、照度及其他环境因素的影响，以确保系统的准确性。

总之，光照检测及控制系统的设计与安装都非常复杂，因此必须综合评估各种可能影响系统性能的因素，以提升系统的可靠性和精度。

同时，照明系统的设计方案也应考虑到环境的变化，以保证节能效果的实现。

在此基础上，还可以推动照明技术的发展，以实现複合式照明系统的设计和应用。

光照检测及控制系统是实现自动控制照明系统的技术，它将使用多种传感器检测室内外的照度，以达到节能、複合式照明的效果。

在设计时，要考虑到系统的灵活性、准确性以及适当的面积覆盖，且需要考虑传感器的应用特性，以达到节能要求。

在安装系统前，还需要分析不同照明条件下的行为模式，以便根据照明状态进行控制。

最终，为了确保系统准确性，应综合评估各种可能影响系统性能的因素，并考虑环境的变化，以提升可靠性和精度。

光照度检测系统设计方案报告
基于MSP430FE425单片机的光照度检测
系统设计方案报告
组员：鬲随甲刘艺彩
系统硬件设计
该系统主要由四部分组成。

第一部分为光照度测量模块，第二部分为ADC模块，第三部分为数据分析处理模块，即软件部分，第四部分为显示模块。

光照度测量模块
光照度测量模块中，光照度传感器采用光电池，光线照射在光电池上，光电池输出电流大小发生变化，再通过I/V变换及放大电路接入片内ADC。

ADC模块
ADC模块把输入模拟电压转换成数字量。

数据处理模块
ADC采样结果通过比对标准光照度表得到标准光照度值。

通过两种不同的算法，实现两种工作模式：光圈优先和快门优先模式。

所谓光圈优先模式，即由用户输入光圈值，通过当前光照度值计算出最优快门值。

主要是通过查表的方法实现。

该表由光圈值，快门值及对应光照度值组成。

所谓快门优先模式，即由用户输入快门值，根据当前光照度值计算出最优光圈值。

其实现方法和上一样，通过查表实现。

液晶显示
液晶选用LCD048，为7位半数字液晶显示。

系统软件设计
系统软件的主流程如下：
开始——>各部分模块初始化——>检查是否有方式选择按键按下，有则进入相应工作模式处理，没有则进入休眠状态。

软件校准：
1．主要是对ADC结果范围进行确定，进而确定ADC结果的分组表；
2. 获得光电池在特定光照度条件下的输出曲线；
3. 确定两个模块各自的a系数，可通过1，2，条件分析获得。

《电路板自动光照检测系统的设计与实现》一、引言随着电子工业的飞速发展，电路板的制造和检测技术也在不断进步。

其中，电路板的光照检测是确保电路板质量的重要环节。

传统的电路板检测方法主要依赖人工目检，但这种方法效率低下、易出错，无法满足现代电子制造业的高效、高精度要求。

因此，设计和实现一个电路板自动光照检测系统具有重要的实际意义。

本文将详细介绍电路板自动光照检测系统的设计与实现过程。

二、系统设计1. 系统架构设计电路板自动光照检测系统主要由硬件和软件两部分组成。

硬件部分包括光源、相机、电路板传送装置等；软件部分则负责图像处理、算法分析等。

整个系统采用模块化设计，便于维护和升级。

2. 光源与相机选择为保证图像的清晰度和对比度，系统选用高亮度、高稳定性的LED光源。

相机则选用高分辨率、高帧率的工业相机，以保证图像的捕捉速度和精度。

3. 图像处理算法设计图像处理是自动光照检测系统的核心部分。

系统采用数字图像处理技术，通过滤波、二值化、边缘检测等算法，提取出电路板上的关键信息，如元件、线路等。

然后，通过比对标准图像和实际图像，检测出电路板上的缺陷。

三、系统实现1. 硬件实现硬件部分主要包括光源、相机、电路板传送装置等。

光源和相机通过支架固定在电路板传送装置的上方，以最佳角度和距离对电路板进行拍摄。

电路板传送装置采用电机驱动，实现自动传送。

2. 软件实现软件部分主要包括图像采集、图像处理、算法分析等模块。

图像采集模块负责从相机中获取图像；图像处理模块则对图像进行预处理、特征提取等操作；算法分析模块则根据提取的特征信息，判断电路板是否存在缺陷。

四、系统测试与优化1. 系统测试为确保系统的准确性和稳定性，我们进行了大量的实验测试。

测试结果表明，该系统能够准确检测出电路板上的各种缺陷，如线路断裂、元件错位等。

同时，该系统还具有较高的检测速度和较低的误检率。

2. 系统优化在测试过程中，我们发现系统在某些复杂背景下存在误检情况。

目录第一章概述 (2)第一节课题背景与意义 (2)第二节课题设计要求与指标 (2)第二章系统方案选择与确定 (3)第一节硬件系统方案选择 (3)一、光照采集模块方案选择 (3)二、无线传输模块方案选择 (3)三、 LCD显示模块方案选择 (4)四、 MCU模块方案选择 (4)第二节软件系统方案选择 (4)第三章系统硬件设计与实现 (6)第一节采集端硬件设计 (6)一、光照采集模块设计 (7)二、ATmega16L最小系统模块设计 (8)三、无线传输模块设计 (9)第二节终端硬件设计 (10)一、LCD显示模块设计 (11)二、变压电路设计 (12)第四章系统软件设计与实现 (13)第一节程序整体设计 (13)第二节光照采集与AD转换程序设计 (13)第三节无线传输程序设计 (14)第四节LCD显示程序设计 (16)第五节程序下载 (17)第四章测试结果及讨论 (18)第一节LCD显示测试 (18)第二节光照采集与显示测试 (19)心得体会 (21)参考文献 (22)附录 (23)一、器件清单 (23)二、工具清单 (23)三、实物图 (24)四、程序代码 (24)第一章概述第一节课题背景与意义在现代农业和工业领域，经常需要对一些环境参数进行监测，以做出相应处理，确保设备和系统运行在最佳状态。

随着科技的发展，对环境参数监测系统的要求也越来越高；因此基于传感器、单片机和无线通信芯片设计出一种无线环境参数监测系统十分的重要。

光照强度是一个重要的环境参数，在工业和农业领域有着重要的应用，本课程设计介绍一种可以应用在许多领域的无线光照强度监测系统，实现对环境中的光照强度进行实时采集处理、无线传输与显示的功能。

本文的主要研究工作集中在光照强度监测系统的设计上，通过C语言编程对单片机进行控制，使单片机控制光照采集传感器、无线通信芯片和LCD，实现系统功能。

在本课题的基础上可以设计完成一个高速、方便、稳定的环境数据监测采集和传输系统，可以广泛应用于现代农业和工业领域。

摘要空间辐射是危害航天器稳定运行的重要因素，目前一直通过地面加速试验和效应等效相结合的方式研究空间辐射对敏感元器件造成的辐射损伤，为此需要重离子加速器同相关检测设备配合，开展地面模拟试验对航天元器件进行检测。

但由于加速器终端用于模拟检测的配套设备不完善甚至不具备，制约了抗辐射检测技术的发展。

为此开展基于兰州重离子加速器的辅助设备研究，结合计算机技术和自动化技术提出电路板自动光照检测系统。

首先，基于电路板光照检测系统的检测流程，设计检测系统的系统架构和各个功能模块划分，为后续系统的设计与实现构筑蓝图。

其次，针对各个异构设备间的互联互通，基于OPC UA的信息建模规则，建立机器人信息模型，构建异构设备通信系统，并根据具体硬件设备研究工程实现过程。

然后，针对辐射环境下待检测芯片的坐标采集问题，结合SLIC超像素和One Cut图像分割，提出了SLIC-OneCut芯片识别与定位算法，并采用与卷积神经网络相结合的方式，解决了待检测芯片的识别与定位问题。

其中提出利用SLIC 超像素算法加速OneCut图像分割过程来实现传统意义下的基于图像分割的芯片定位。

针对深度学习模型的构建过程，制作了电路板图像数据集，并基于此数据集测试了两种典型的基于图像分割的神经网络模型，根据对图像分割的评估结果，部署神经网络模型到工程应用中。

针对芯片识别定位过程的可视化问题，基于工业相机SDK开发了相机应用，实现了芯片坐标检测过程的视觉化显示。

最后针对检测人员的友好操作性，基于KingView组态王设计了人机界面交互系统，根据电路板的检测过程，控制各个子系统相互配合实现电路板芯片的检测。

关键词：抗辐射检测，图像分割，芯片的识别与定位，OPC UAAbstractSpace radiation is an important factor that jeopardizes the stable operation of the spacecraft. At present, the radiation damage caused by space radiation to sensitive components has been studied through the combination of ground acceleration test and effect equivalence. Therefore, it is necessary for heavy ion accelerator to cooperate with relevant detection equipment to carry out ground simulation test to detect space components. However, due to the lack of or imperfection of the supporting equipment for the simulation test of the accelerator terminal, the development of anti-radiation detection technology is restricted. For this reason, the auxiliary equipment research based on Lanzhou heavy ion accelerator is carried out, and the circuit board automatic light detection system is proposed by combining computer technology and automation technology.Firstly, based on the inspection process of the circuit board lighting inspection system, this paper design the system architecture of the inspection system and divide each functional module to build a blueprint for the design and implementation of subsequent systems.Secondly, for the interconnection between various heterogeneous devices, based on the OPC UA information modeling rules, the paper establish a robot information model, build a heterogeneous device communication system, and study the engineering implementation process according to specific hardware devices.Then, for the coordinate acquisition problem of the chip to be detected in the radiation environment, combined with the SLIC superpixel and One Cut image segmentation, this paper propose the SLIC-OneCut chip recognition and positioning algorithm, and combine with the convolutional neural network to solve the detection chip identification and positioning problem. It proposes to use the SLIC superpixel algorithm to accelerate the OneCut image segmentation process to achieve the traditional chip positioning based on image segmentation. In the deep learning model电路板自动光照检测系统的设计与实现construction process, this paper produce a circuit board image data set, and based on this data set, and test two typical neural network models based on image segmentation . Based on the evaluation results of image segmentation, this paper deploy the neural network model in the engineering application . Aiming at the visualization problem of the chip identification and positioning process, this paper develop the camera application based on the industrial camera SDK to realize the visual display of the chip coordinate detection process.Finally, aiming at the friendly operability of the inspectors, the paper design a human-computer interface interactive system based on KingView. According to the inspection process of the circuit board, each subsystem is controlled to cooperate with each other to realize the inspection of the circuit board chip.Key Words: Anti-radiation detection, Image segmentation, Chip identification and positioning, OPC UA目录目录第1章引言 (1)1.1 研究背景与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 空间辐射及其检测的研究现状 (2)1.2.2 OPC UA的研究现状 (3)1.2.3 图像分割算法的研究现状 (4)1.2.4 组态监控软件的研究现状 (7)1.3 论文研究内容 (8)1.4 论文组织架构 (9)第2章电路板自动光照检测系统设计 (11)2.1 基于OPC的异构设备通信系统 (11)2.2 基于单目相机的机器视觉系统 (12)2.3 基于组态的检测控制系统 (13)2.4 本章小结 (13)第3章基于OPC的异构设备通信系统 (15)3.1 OPC UA关键技术 (15)3.2 OPC UA规范 (16)3.3 基于OPC UA的信息模型 (17)3.4 异构系统实现 (19)3.4.1 桁架机器人 (19)3.4.2 ABB机器人 (20)3.5 本章小结 (21)第4章基于图像分割的芯片定位 (23)4.1 基于SLIC的超像素合并 (23)4.1.1 Lab色彩模型 (23)电路板自动光照检测系统的设计与实现4.1.2 SLIC算法 (24)4.1.3 超像素合并 (25)4.2 前景与背景后处理 (26)4.3 One Cut图像分割 (26)4.4 矩形拟合 (28)4.5 实验验证 (28)4.5.1 不同的SLIC区域尺度 (28)4.5.2 不同的交互式图割算法 (30)4.6 本章小结 (30)第5章基于CNN的芯片定位 (33)5.1 数据集制作以及预处理 (33)5.2 数据增强 (34)5.2.1 基于Augmentor的数据增强 (35)5.2.2 基于Instaboost的数据增强 (36)5.3 基于CNN的图像分割模型 (37)5.3.1 基于Mask R-CNN的图像分割 (38)5.3.2 基于YOLACT的图像分割 (39)5.4 图像分割算法的评估标准 (39)5.4.1 执行时间 (40)5.4.2 内存占用 (40)5.4.3 精确度 (40)5.4.4 其他标准 (41)5.5 实验验证 (42)5.5.1 深度学习模型的部署 (42)5.5.2 图像分割算法的评估 (44)5.6 本章小结 (45)第6章基于单目相机的机器视觉系统 (47)6.1 相机标定 (47)6.2 坐标转换 (47)6.3 芯片的识别与定位 (49)目录6.4 本章小结 (50)第7章基于组态的检测控制系统 (51)7.1 基于KingView的组态 (51)7.2 同异构设备间的通信 (53)7.3 同机器视觉系统的通信 (54)7.4 本章小结 (54)第8章结论与展望 (55)8.1 总结 (55)8.2 遇到的问题 (55)8.3 展望 (56)参考文献 (57)致谢 (61)作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 (63)电路板自动光照检测系统的设计与实现图例索引图1.1 不同图像分割算法示意图 (5)图1.2 FCN 网络结构图 (6)图2.1 电路板自动光照检测系统结构 (11)图2.2 异构设备通信网络结构 (12)图2.3 机器视觉系统组成 (12)图2.4 电路板检测控制系统组成 (13)图3.1 OPC UA规范 (16)图3.2 ABB 机器人信息模型 (18)图3.3 OPC UA 工作站配置 (20)图3.4 OPC UA在TIA中的配置 (20)图4.1 K-Means和SLIC搜索空间 (24)图4.2 S=20超像素区域合并结果图 (25)图4.3 S=10超像素区域合并结果图 (26)图4.4 前景背景后处理 (26)图4.5 One Cut辅助节点 (27)图4.6 One Cut 图像分割结果 (28)图4.7 矩形拟合结果 (28)图4.8 不同SLIC区域尺度分割结果图 (29)图5.1 数据集标注图 (33)图5.2 标注后结果显示图 (34)图5.3 COCO数据集格式 (34)图5.4 Pascal VOC数据集格式 (34)图5.5 标注后原图像结果显示 (35)图5.6 仿射变换后结果显示图 (35)图5.7 Mask R-CNN网络结构 (38)图5.8 YOLACT网络结构 (39)图5.9 深度学习算法部署流程图 (43)图6.1 相机标定过程 (47)图表目录图6.2 芯片的识别与定位算法流程图 (49)图6.3 芯片的识别与定位的可视化结果 (50)图7.1 光照检测控制系统界面图 (51)图7.2 KingView报警事件日志 (53)图7.3 视觉系统同检测控制系统通信格式 (54)电路板自动光照检测系统的设计与实现表格索引表4.1 不同SLIC区域尺度参数下分割效果评价表 (30)表4.2 不同图像分割算法分割效果评价表 (30)表5.1 COCO数据集采用的评估标准 (41)表5.2 模型部署采用的软硬件平台参数表 (42)表5.3 图像分割算法的结果展示图 (44)表5.4 图像分割算法的评估指标 (45)表6.1 相机参数矩阵 (47)表6.2 图像坐标与物体坐标对应表 (48)表6.3 芯片的图像坐标和世界坐标 (50)表7.1 检测系统保存的辐射点信息表 (52)表7.2 OPC部分变量映射表 (53)第1章引言第1章引言研究背景与意义空间辐射环境是地球辐射带、太阳宇宙线、银河宇宙线等的总称，存在着电子、质子和重离子等来源不同的辐射离子，对航天器敏感材料和器件带来不同的辐射损伤效应，根据类型可分为单粒子效应（SEE）、电离总剂量效应（TID）、位移损伤效应（DD）等，严重影响着航天器的在轨可靠性和寿命。

《电路板自动光照检测系统的设计与实现》一、引言随着现代电子制造业的快速发展，电路板的检测技术也在不断进步。

电路板自动光照检测系统作为一种高效、精确的检测手段，在电子制造领域得到了广泛应用。

本文将详细介绍电路板自动光照检测系统的设计与实现过程，包括系统设计的目的、意义、相关领域的研究现状以及本文的研究内容和方法。

二、系统设计目的与意义电路板自动光照检测系统的主要目的是实现电路板的快速、准确检测，提高生产效率和产品质量。

该系统的设计具有以下意义：1. 提高检测效率：通过自动化检测，减少人工检测的时间和人力成本，提高生产效率。

2. 提升检测精度：采用高精度光照检测技术，实现对电路板缺陷的精确识别。

3. 降低生产成本：通过自动化检测，减少因人为因素导致的误检、漏检，降低生产成本。

三、相关领域研究现状目前，电路板检测技术主要包括视觉检测、红外检测、X射线检测等。

其中，视觉检测技术因其成本低、操作简便等优点，在电路板检测领域得到了广泛应用。

然而，传统的视觉检测方法往往需要人工操作，存在检测效率低、误检率高等问题。

因此，研究一种高效、精确的自动光照检测系统具有重要意义。

四、系统设计电路板自动光照检测系统主要包括硬件和软件两部分。

硬件部分包括光源、镜头、相机、电路板传送装置等；软件部分包括图像处理算法、控制系统等。

1. 硬件设计硬件设计主要包括光源、镜头、相机的选择以及电路板传送装置的设计。

其中，光源的选择对检测结果的影响较大，需要根据电路板的特性和检测需求选择合适的光源。

镜头和相机的选择需要考虑其分辨率、成像质量等因素。

电路板传送装置的设计需要保证电路板的稳定传输，以便进行准确的检测。

2. 软件设计软件设计主要包括图像处理算法和控制系统。

图像处理算法是该系统的核心部分，需要实现对电路板图像的采集、处理、分析等功能。

控制系统则需要实现对硬件设备的控制，以及与上位机的通信等功能。

五、系统实现1. 图像处理算法实现图像处理算法主要包括图像采集、预处理、特征提取、缺陷识别等步骤。

光强检测系统课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习光强检测系统的基本原理、组成及应用，使学生掌握光强检测的基本方法，提高学生分析和解决实际问题的能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解光强检测系统的原理及组成；（2）掌握光强检测系统的调试与优化方法；（3）了解光强检测系统在实际工程中的应用。

2.技能目标：（1）能够独立完成光强检测系统的搭建与调试；（2）能够运用光强检测系统解决实际问题；（3）具备一定的创新能力和团队协作能力。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对光强检测技术的兴趣，激发学生探索科学的热情；（2）培养学生具备良好的职业素养，提高学生的社会责任感；（3）培养学生团队协作精神，增强学生的沟通与能力。

二、教学内容本课程主要内容包括光强检测系统的原理、组成、调试方法及应用。

具体安排如下：1.第一章：光强检测原理（1）光强的定义及表示方法；（2）光强检测的物理原理；（3）光强检测系统的性能指标。

2.第二章：光强检测系统的组成（1）光源；（2）光检测器；（3）信号处理与显示部分。

3.第三章：光强检测系统的调试与优化（1）系统调试方法；（2）系统优化策略。

4.第四章：光强检测系统的应用（1）光通信领域；（2）生物医学领域；（3）环境监测领域。

三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。

1.讲授法：通过讲解光强检测系统的原理、组成及应用，使学生掌握基本知识。

2.案例分析法：分析实际案例，使学生了解光强检测系统在工程中的应用。

3.实验法：引导学生动手实践，培养学生的实际操作能力和创新能力。

四、教学资源1.教材：《光强检测技术》。

2.参考书：《光学检测原理与应用》、《光电子技术》。

3.多媒体资料：光强检测系统的原理动画、实际应用案例视频等。

4.实验设备：光强检测实验装置、光源、光检测器等。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程采用以下评估方式：1.平时表现：包括课堂参与度、提问回答、小组讨论等，占总评的30%。

光照检测系统课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握光照检测系统的原理、组成及应用，培养学生对光学、电子学等学科的基本知识和技能，提高学生的实践能力和创新意识。

具体分为以下三个维度：1.知识目标：了解光照检测系统的基本原理、结构和工作原理；掌握光照检测仪器的使用方法和技巧；了解光照检测技术在生产、科研和生活中的应用。

2.技能目标：能够独立操作光照检测设备，进行实验操作和数据处理；能够根据实际需求，设计并制作光照检测系统；能够分析实验结果，提出解决问题的方法。

3.情感态度价值观目标：培养学生对科学的热爱和好奇心，提高学生对科学探究的兴趣；培养学生团队合作精神，提高学生沟通协作能力；培养学生环保意识，提高学生对光照污染的认识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.光照检测系统的基本原理：光的性质、光源的分类、光照度的计量等。

2.光照检测系统的组成：光照检测仪器的基本结构、功能及原理；光照检测传感器的种类、性能及应用。

3.光照检测技术的应用：光照检测技术在农业、环境、医疗等领域的应用案例分析。

4.光照检测设备的操作与维护：光照检测设备的正确使用方法、操作注意事项；设备故障的诊断与维修。

5.光照检测实验：包括光照度测量、光照分布测量、光照强度变化规律研究等实验项目。

三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合的方式，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：通过讲解基本原理、概念和案例，使学生掌握光照检测系统的理论知识。

2.讨论法：学生针对实际问题进行讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。

3.案例分析法：分析光照检测技术在实际应用中的案例，提高学生的应用能力和创新能力。

4.实验法：安排一系列光照检测实验，培养学生动手能力、实验操作能力和数据处理能力。

四、教学资源为实现教学目标，我们将充分利用以下教学资源：1.教材：选用国内权威、实用的光照检测教材，为学生提供系统、科学的知识体系。

2.参考书：推荐学生阅读相关参考书籍，拓展学生的知识视野。

设计题目：光照强度自动检测显示系统设计题目的认识理解本次设计题目是光照强度自动检测显示系统设计，既然是系统设计，我们可以将其分解为模块，把复杂问题简单化。

数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。

测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。

显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。

设计任务要求：设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强）1、方案的设计根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型；1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出；2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计；4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1.含各种元件参数的计算过程或依据2.选定最接近计算结果的元件规格）；5）设计结束后，进行仿真调试。

2、仿真调试方案利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性；给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。

一、3、完成课程设计报告。

二、设计所需基础知识及工具1、基础知识电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、比较器、功率放大器等知识，数字电子线路中开关特性及数字信号等知识，传感器技术中的光电传感器原理及应用、测量电路等部分知识。

2、设计工具电子电路EDA仿真软件：Multisim电子线路设计软件：Protel99SE。

三、方案设计及其论证（包含课题的功能与指标分析、电路的结构组成方框图、各部分单元电路间关系、单元电路方案设计考虑）1、课题功能与指标分析：本次课题设计主要是为了实现光照强度的自动检测与分档显示和报警。