[实用新型]基于Cortex-M3的工业CT数据采集装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电学领域，涉及核智能仪器技术，具体涉及一种基于Cortex-M3的工业CT数据采集装置。

背景技术

工业CT（ICT）是计算机断层扫描技术的工业应用，主要用于工业产品的无损检测和探伤，不受被检物的材料、形状、表面状况影响，能以灰度图像形式展示出构件的二、三维直观图像。工业CT（ICT）是工业计算机断层扫描成像，80年代以来，国际上主要的工业化国家已把X射线或γ射线的ICT用于航天、航空、军事、冶金、机械、石油、电力、地质、考古等部门的无损检测和无损评价中。工业CT机由射线源、探测器系统、数据采集系统、计算机系统和屏蔽设施等部分组成。数据采集系统通过控制机械扫描装置，使ICT的射线从多个方向以扫描方式透射被检测物体某断层，然后将探测器获得的衰减信号转换、处理并传输给上位机进行图像重建，是工业CT机的关键组成部分，需要满足以下主要任务：

（1）信号调理，工业CT探测器输出信号由外部噪声、系统噪声和有用信号叠加组成的，通过信号放大电路、二阶低通滤波电路、幅值甄别电路对前端输入电路进行处理；

（2）信号转换处理，将调理电路输出的模拟量转换为数字量，输入处理器进行数字滤波，并将滤波后的信号通过USB上传给主机；

（3）数据通信，通过USB模块连接上位机和下位机，实现上位机的命令下传和下位机的数据上传；

（4）机械扫描控制，通过控制平移和旋转电机的运动方式实现对被测物断层面的扫描。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种能满足工业CT机硬件系统对数据采集装置要求的基于Cortex-M3的工业CT数据采集装置。

本实用新型的基于Cortex-M3的工业CT数据采集装置，包括放大滤波电路、采样保持电路、二级放大电路、幅值甄别电路、控制芯片、USB通信传输模块、机械扫描装置，其特点是，前端调理电路包括由5个NE5534组成的放大滤波电路和1个LM711幅值甄别电路，用于滤除外部高频干扰，降低系统噪声，保证探测器输出的有效信号顺利输入控制芯片LPC1788进行A/D转换和数据处理；USB通信传输模块通过其2个外设串口与计算机相连，并通过其8位并口和读写控制端口与控制芯片的I/O口相连，实现数据上传和命令下传；控制芯片通过I/O口的供电端VDD连接两个电机控制器的共阳端，使其一直处于高电平状态，通过四个I/O口与两个电机控制器的CP端和DIR端连接，使电机按照设定的方向和频率旋转。

器件优选为：Cortex M3 -LPC1788作为嵌入式微控制器，NE5534作为低噪声运算放大器，LM711作为高速双通道差分比较器，CH376S作为USB通信传输模块核心芯片。

优选：包括放大滤波电路U1～U2、采样保持电路U3～U4、二级放大电路U5、幅值甄别电路U6、控制芯片U7、机械扫描装置U8～U11、USB通信传输模块U12，其特征在于：前端调理电路包括由5个NE5534U1～U5组成的放大滤波电路和1个LM711U6幅值甄别电路，二级放大电路U5与幅值甄别电路U6的输出端接入控制芯片U7的P0.23端口，控制芯片U7为LPC1788，控制芯片U7的P1.0和P1.1端口分别与USB通信传输模块U12的A0和PCS#端口相连，使并口传输有效，控制芯片U7的P1.2和 P1.3端口分别与USB通信传输模块U12的RD#和WR#端口相连，控制读写操作，控制芯片U7的P1.4端口与USB通信传输模块U12的INT#相连，实现中断请求操作，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分别与USB通信传输模块U12的8位并口端D0-D7相连，实现双向数据传输；计算机U13通过自身USB外设D+、D-端口直接与U12的 10脚和11脚相连，控制芯片U7发送命令并接收上传数据；控制芯片U7的VDD连接平移电机U8、旋转电机U10的共阳端OPTO，给两个电机控制器的共阳端OPTO提供高电平；控制芯片U7的 P1.19和P1.13与平移电机控制器U9的CP端和DIR端相连，实现对平移电机步进脉冲和旋转方向的控制；控制芯片U7的 P1.20和P1.14与旋转电机控制器U11的CP端和DIR端相连，实现对旋转电机步进脉冲和旋转方向的控制。