基于FPGA的自适应光学系统波前处理机

针对大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理规模的需求,设计了基于现场可编程门阵列(FP-GA)的高速大单元自适应波前处理系统,给出了设计方案,实施过程和测试结果。提出的基于FPGA的自适应光学系统波前处理机,在软件上采用FPGA对整个系统进行数据配置和调控,实现多路D/A数据同时传输和转换。同时,采用FPGA作为波前处理运算中的图像预处理和波前子孔径斜率计算的核心器件,在满足波前处理精度的前提下,缩短了波前处理延时,提高了波前处理能力,波前处理可达2 000 frame/s。在硬件上,采用波前处理主板与可扩展的波前处理子板相结合的形式来提高系统的输出能力。每块波前处理子板的校正量输出为120路,波前处理主板的最大扩展能力为10块,整个系统可实现1 200路校正量的输出。

基于脉动阵列的自适应光学实时波前处理机设计

针对自适应光学系统对波前处理机高计算量、高实时性的要求,本文提出了一种基于脉动阵列的自适应光学实时波前处理方法。该方法将脉动阵列的概念引入波前处理机设计,完成了波前斜率计算、复原运算和控制运算向脉动阵列的映射,合理地建立了数据的深度流水线,同时分析了以FPGA技术实现时系统的计算延时。对于48个子孔径、61单元的自适应光学系统,以一片Xilinx Virtex-ⅡXC2V3000芯片实现了基于脉动阵列的实时波前处理机,实验测得计算延时仅8.6μs,结果表明该方法能极大地提高系统的实时性、集成度、通用性和扩展性。

6CQCL-50型多功能茶鲜叶前处理机

为丰富茶厂生产茶叶的种类,提高鲜叶原料的利用率,设计了一台能实现绿茶摊放、红茶萎凋以及乌龙茶做青的多功能茶鲜叶前处理机。阐述了该机的总体结构,包括机械传动系统、翻叶装置、通风与加热系统等核心部件的工作原理。采用多分支管道分层进风,确保风量的均匀性;高压小流量泵及微细喷头确保箱内湿度均匀;热源的分层设置,确保箱内温度均匀。试验表明,经过该机处理的茶叶制品,其理化指标和审评分数均高于对照组。运行结果表明,整机设计合理、运行可靠。

帧频2900Hz的高速实时波前处理机

波前处理机是自适应光学系统波前处理运算的中心 ,其运算延时直接影响系统的控制带宽。在 6 1单元自适应光学系统中 ,我们根据采样频率 2 90 0 Hz的Hartmann波前传感器输出信号的特点 ,采用流水和并行处理技术 ,用 1 2片TMS32 0 C5 0和 5片 TMS32 0 C31处理器 ,研制了我国首台峰值运算速度达 8.5亿次/秒的专用高速实时数字波前处理机 ,满足了系统的实时性要求。

基于数字孪生的刀具前处理机设计

针对传统机电设备设计研制效率较低等问题,将数字孪生技术应用到刀具前处理机的研制开发过程中,运用NX、ANSYS、TIA等软件,进行了机械结构建模、静力学分析、流体力学仿真、电气控制系统设计。在完成运动副搭建、通讯环境建立、信号映射的基础上,进行了刀具前处理机MCD机电联调虚拟仿真,实现了虚拟样机机械动作、传感器信号与PLC控制程序间的交互,验证了设计的可行性;最后进行了样机系统的搭建与测试。研究结果表明:刀具前处理机样机可在1 min内有效清除4 kg以内的铣刀上残留的磨削液;基于数字孪生的设计方法降低了样机研制的返工率,提升了机电产品的研制效率。

帧频838Hz的高速实时波前处理机

波前处理机用于完成自适应光学系统中的波前处理运算，其延时直接影响系统的控制带宽。该处理机根据帧频835HZ的哈特曼波前传感器输出信号的特点，用5片TMS320C50和1片TMS320C31，采用流水和并行处理技术，峰值运算速度达3亿次／秒，运算延时仅0．7ms。

基于FPGA的夏克-哈特曼探测器实时波前处理机

夏克-哈特曼波前传感器是目前自适应光学系统中应用最为广泛的实时波前探测器。本文针对具有高分辨、高帧速、大规模子孔径数的夏克-哈特曼传感器,根据其波前处理计算量和实时性的要求,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA,field-programmable gate array)的实时波前处理机结构及波前斜率计算方法。该方法利用核心处理模块重复利用的方式完成子孔径内光斑质心的计算,并通过USB3.0将处理后的质心数据实时传输给PC机。处理机以一片XILINX公司Kintex7-XC7K325T的FPGA作为处理芯片进行了设计,结果表明:该算法可对560帧/s的1020×1020图像(580 MB/s数据量),56×56子孔径哈特曼传感器,进行低延时实时光斑质心计算,提高了系统的波前处理速度和整个自适应光学系统的控制速度。

自适应光学波前处理机D/A电路的优化

为了适应当前的自适应光学系统的需求,介绍一种多路D/A转换电路的优化及实现方法。 它将输出的多路数字信号依次地通过一路D/A,进行数模转换,再通过采样保持器,将各路信号进行采样保持,分成了多路信号来控制变形镜,从而不但简化了系统,而且缩小信号误差,减少故障率。

矿用钻头前处理机连杆有限元分析

基于NX NASTRAN对矿用CVD涂层钻头前处理机中的连杆进行了有限元分析,分析了9种连杆方案的应力和形变情况。研究结果表明,承载80 N载荷时,9种方案的连杆产生的最大应力均远小于材料屈服强度,各方案中最大形变量最小值为5.917 mm,最优方案为45钢H形连杆。施加240 N力时,45钢H形连杆最大应力为6 623.19 MPa,连杆发生了塑性形变。CVD涂层钻头前处理机样机运行结果表明,45钢H形连杆稳定性好,振动小,满足设计要求。

日本新增泽P型加压前处理机

一设计目的为了适应自动缫丝机大量生产,并统一缫丝技术和稳定缫制生丝的品位,就将多种原料茧进行混和。要使这些混合茧均匀煮熟,就需进行煮茧前处理。

实时波前处理机中的同步开关噪声抑制

为解决自适应光学实时波前处理机中同步开关噪声问题，本文针对波前处理机电路特点，结合三维全波及电路仿真，对板上电源同步开关噪声来源进行了分析，并研究了去耦电容、分割电源平面及蘑菇型电磁带隙结构对噪声的综合抑制作用。研究结果表明，通过良好的器件布局、合理地进行电源平面分割及在关键器件周围加入去耦电容可降低平面间噪声，蘑菇型电磁带隙结构带宽高截止频率低的特性，具有良好的同步开关噪声抑制作用。针对实时波前处理机进行了仿真，采用系统级和板级噪声抑制措施后，在0～4 GHz 频带内噪声隔离度达到-52 dB ，满足处理机的电源完整性要求。

高速波前处理机中信号完整性分析

随着自适应光学(AO)系统的发展,波前处理机(WFP)中包含了复杂的高速I/O接口和多电平标准供电,使得WFP面临严重的信号完整性(SI)挑战,若不能有效解决这些问题,系统性能将会受到严重影响。文章使用场路混合仿真方法对高速波前处理机中并行多传输线间的串扰、高速传输通道上的反射及高速串行链路上的差分信号完整性问题进行了分析与仿真。结果表明通过增大间距与增加短路防护布线可有效降低串扰,通过终端与源端共同匹配的方式可减少信号反射,差分线不平衡会增加高速链路的共模噪声,最后进行了系统级高速链路仿真与实测,传输速度达6.25Gb/s,误码率低于1×10-12,满足系统要求。

小型自动化淡水鱼前处理机的研制

为解决淡水鱼前处理问题,针对我国常见淡水鱼的体态特征和前处理要需求,设计了一种小型自动化淡水鱼前处理机,阐述了该机的整机结构、工作原理以及关键系统设计等.各机构采用直线式布置,通过运输机构实现前处理的自动化,为淡水鱼前处理机械的深入研究和发展提供了参考.

自适应光学波前实时处理机结构设计

本文介绍的波前处理机是１．２ｍ望远镜自适应光学系统的关键部件之一，吞吐率高，延时小，是具有高速数据处理能力的实时处理系统。为满足系统的高速度性能，系统设计在实时性、并发性的基础上，将图象数据采集加入流水线，并对波前处理中自然存在的子任务作“去相关”’处理，建立了图象采集、斜率计算、波前复原间流水线操作。图象读出时间的利用及流水线的建立，大大减少了时延，降低了系统实时性要求。流水线处理与高度并行处理相结合，也是本处理机设计的一大特色。

松材线虫检疫样品前处理机的研制

本文简要介绍了自行研制的松材线虫检疫样品前处理机的构造及其应用。该设备可以将日常检疫松材线虫的样品切割成符合检疫要求的木条,大大提高了松材线虫的检疫效率。适合在各口岸一线检疫部门广泛应用。

基于FPGA技术的波前斜率处理方法

以61单元自适应光学系统中的高速实时波前处理机为例,分析了传统基于DSP的波前斜率 处理方法的优缺点,提出了一种基于FPGA技术,采用单像素控制的新型波前斜率处理方法,该方法可使得波前斜率处理机的实时性更强、体积更小,并能适用于不同子孔径布局和不同子孔径数的自适应光学系统。

高帧频Shack-Hartmann探测的波前处理技术研究

高帧频Ｓｈａｃｋ－Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器常用于自适应光学系统中实时探测光束的动态波前误差，其输出信号必须由高速波前处理机进行处理和运算。结合６１单元自适应光学系统中采样频率为２９００Ｈｚ的Ｓｈａｃｋ－Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器的特点，讨论了采用高帧频Ｓｈａｃｋ－Ｈａｒｔｍａｎｎ探测的自适应光学系统的实时波前处理方法。

基于随机并行梯度下降算法的自适应光学实时并行处理机

基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的自适应光学系统通过直接优化系统的性能评价函数来控制波前校正器以补偿光束中存在的波前畸变。但由于算法收敛速度的影响,在一定程度上限制了SPGD在自适应光学系统中的应用。在对SPGD控制算法分析的基础上,充分提取和发掘算法内在的并发性,采用流水线和并行处理技术,设计并实现了基于现场可编程门阵列(FPGA)加数字信号处理器(DSP)的单指令流多数据流(SIMD)结构实时并行处理机,实现了SPGD控制算法由表达层到结构层的优化映射。该处理机应用在激光光束净化自适应光学系统中,同时实现了对变形镜和倾斜镜的控制。实验结果表明,采用基于SPGD算法自适应光学实时并行波前处理机具有很快的收敛速度,可以有效地校正激光出光过程中的光束波前相差和光束漂移误差。

茶鲜叶摊放与萎凋技术及设备应用现状与改进

鲜叶摊放与萎凋是茶叶初制的一个关键工序,合理的鲜叶处理能很好地改善和提高茶叶品质。摊放与萎凋技术本质相似,对于环境条件的要求和处理方法也存在一定共性。深入研究摊放和萎凋技术的区别与联系、处理条件对茶叶内在品质的影响以及鲜叶处理设备的改进对于茶叶生产具有重要意义。本文综述了茶鲜叶摊放、萎凋的技术原理和二者之间的差异性、两项工艺处理与品质之间关系的研究进展以及所用设备的使用现状,并针对目前茶鲜叶处理过程中存在的问题,提出了多功能前处理机的应用及今后茶叶生产的发展方向。