液晶顯示器邊框精密檢測系統的實現

液晶顯示器現在已實現了大規模生產，其外部框架要求和液晶面板達到無縫結合，為了達到工業標準，需要對批量生產的顯示器邊框的制作精度進行檢測。其檢測過程為用固定位置的12個傳感器對顯示器邊框上不同的12個點進行測距，并與樣品參數進行比較，來檢測是否合格。隨著微電子工藝的發展，數字信號處理器(DSP)的應用領域已從通信領域拓展到工業控制領域。TI公司推出的TMS320LF2407芯片是專門針對控制領域應用的DSP，它具有高速信號處理和數字控制所必需的體系結構，其指令執行速度高達40MIPS，且大部分的指令都可以在一個25ns的周期內執行完畢。另外，它還具有非常強大的片內I/O端口和其他外圍設備，可以簡化外圍電路設計，降低系統成本。
1 接觸式測距原理
　　由于該系統對檢測精度要求非常高，所以在距離測量中采用接觸式傳感器。接觸式測距的原理較簡單，該系統中采用了輸力強公司的高精度氣動接觸式傳感器。采用LVDT技術，工作原理如圖1所示。芯軸位于中心位置，一次(Ve)到每一個二次線圈的耦合相等，所以VA=VB，且輸出Vo=0。由于芯軸被移動，VA和VB的差與位移成正比，因此Vo放大變化和定相與從零開始的向任何一個方向的運動成正比。傳感器使用正弦曲線AC充電，輸出曲線取決于芯位移和充電信號，其關系用敏感度表示，單位為：mV(輸出)/V(充電)/mm(移動)。

2 系統硬件設計
　　在設備的工作箱內固定的位置放置了12個接觸式傳感器，其編號為1#~12#，用來測量顯示器邊框上12個不同位置的距離。檢測板主要包括兩大模塊：12路接觸式傳感器的距離數據采集模塊及與上位機(PC機)通訊的CAN總線通訊模塊。其硬件結構如圖2所示。

考慮到系統功能的實現，數據采集部分包括三部分：信號前置處理和信號濾波處理、信號A/D轉換和DSP功能實現。
　　(1)信號前置主要通過DG419二選一模擬開關對兩個量程的信號進行切換選通，DG419的控制端由DSP直接控制，模擬信號通過運算放大器進行信號的放大和一級濾波。這里用運算放大器人為做了一個二階濾波器，將信號整形處理為幅值為±10V的電壓信號，準備供給A/D轉換器。
　　(2)經前置整形和濾波后的±10V電壓信號被送到數模轉換器。由于是12路信號，所以采用兩片具有六通道轉換能力的A/D轉換芯片ADS8364。模擬量經A/D轉換后產生16位的數字電壓量并鎖存，等待DSP來讀取數據。這里ADS8364的轉換及前置DG419的信號選通都是由DSP主控的，從時間上保證了可靠讀取A/D轉換后的有效數據。
　　(3)TMS320LF2407是高性能定點數字信號處理芯片，根據芯片本身特點，需要考慮其電源供給電路、晶振產生電路、鎖相環電路以及電平轉換電路。
3 軟件設計
　　系統軟件主要由測距數據采集及處理模塊和CAN總線通訊模塊構成。
3.1 多路數據采集模塊
　　接觸式傳感器被分成兩組，每組分別接一片A/D轉換芯片，所以數據采集部分軟件的核心設計主要是如何對12個通道傳感器同時采集的數據完成A/D轉換，并能夠準確、實時地傳給處理器。詳細硬件圖如圖3所示，其中每片A/D轉換芯片ADS8364與六個傳感器通道相連，地址分別映射為0x10和0x11。A/D轉換芯片ADS8364具有數據處理速度快、自帶鎖存、多通道處理等功能，根據其特點采用了其專有的Cycle模式。該模式下讓處理器認為只訪問同一個存儲器，而ADS8364卻能在六個讀周期內分別將六個通道轉換好的數據傳輸到這個存儲器。采用這種模式能極大地簡化軟件的設計，使得對多通道數據的采集變得非常方便。