检测

DSP开发与应用

文章编号:1008-0570(2010)01-2-0118-02

《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2010年第26卷第1-2期

基于DSP+FPGA架构的在线棉结检测装置

NepsOnlineDetectionDeviceonDSP+FPGAArchitecture

(1.北京经纬纺机新技术有限公司;2.北京服装学院)

尹中信

1

王全良

2

YINZhong-xinWANGQuan-liang

摘要:为了在梳棉机上实现在线检测监控棉网中的棉结杂质,提出了一种基于DSP+FPGA架构的硬件图像处理在线检测装

置,取代传统的PC-Base检测模式;采用符合梳棉机机械结构的光源设计和控制接口,完成对现场的实时监控;利用DSP的扩展能力实现网络数据传输。介绍了该装置的检测原理、光源系统设计、DSP+FPGA处理架构、PLC接口以及终端设计,该系统可应用于高速运动的棉网监控及其它高速运动物体的实时监控,在检测技术与自动化装置研究领域具有重要的实用意义和广泛的应用前景。

关键词:棉结;在线检测;DSP+FPGA;CCD传感器中图分类号:TP385;TP274+.5文献标识码:B

技术创新

Abstract:TheonlinedetectionforthenepsinthecottonwebispresentedbasedonDSP+FPGAarchitecture,whichsubstitutefortheconventionalPC-basemode.Thefactors,suchasI/O,lightingforthecardingmachine,thenetworktransmissionareconsidered.Thispaperintroducestheprincipleanddesigndetailsforlightsystem,DSP+FPGAarchitecture,PLC(ProgramLogicController)andterminal.Itprovedtobeareliableandeffectivefortherequestofhighspeedinspectingsystembasically,hasimportantpracticalsignificanceonresearchareasoftestingtechnologyandautomateddevices.Keywords:nep;on-linedetection;DSP+FPGA;CCDsensor

引言

棉结主要是棉纤维纠缠而成的纤维结,其形成原因分三大类:机械生产产生的棉结、棉籽造成的棉结、白星或者有色棉结。由于其体积微小极易被纱布所抱合和沾附,在整个纺织印染过程中成为难以除掉的疵点,较高含量的棉结将导致纱线中较高的棉结含量,并最终影响织物外观,因此在棉花被纺成纱线或织成布前进行棉结检测是非常重要的。

目前,检测棉结所采用的方法主要有以下三种:一是靠人工筛选和统计不同类型棉结和异纤杂质点的数量,劳动强度高;二是使用机械或者离线仪器进行检测,即将棉条或纱线等取样到装置上进行检测,劳动强度高、实时性差、精确度低;三是配备在梳棉机上的在线检测棉结装置,该装置采用装有摄像机鉴别梳棉机上棉网中的棉结,精确地检测并在显示终端上及时反映出瞬间棉结杂质变化情况,并报告每单位(例如克)生条或纱线中棉结杂质颗粒数,降低了劳动强度、提高了实时性、安装位置灵活。

但是现有的在线棉结检测装置,尤其采用图像采集卡和计算机构成的图像测定装置,不仅结构上不够灵活,而且处理能力也受到计算机和计算机软件环境的限制,使用这种图像测定装置的在线棉结装置,整体上具有结构复杂、售价高、普及率低等缺点,不利于棉纺厂的成本控制。

其中,n—复数折射率的实部(即折射率),k—复数折射率

的虚部(消光部分),—材料的相对介电系数,εÁ—SI制的真空介电系数,—材料电导率,—电磁波角频率。

由公式可知,当-->0时,棉纤维的折射率将接近于,消光系数接近于0,表明棉纤维的透明度很好,接近于半透明。根据朗伯方程,光在固体中传播时,强度I随着传播距

离x按指数规律衰减,其中α为吸收系数,α=4π/λÁ为光在,λÁ真空中的波长。棉纤维的吸收系数很小,用光照射棉纤维(棉网)时,入射光将部分被纤维表面反射,部分折射透过纤维,部分被纤维吸收,被纤维吸收的那部分又有部分转换为纤维内能,另一部分以散射的形式散发出来,但是比例很小,这样,可以得出如下结论:

(1)在棉网检测中,棉纤维在光源照射下主要以反射光为主;(2)对于机械生产产生的棉结,棉结纠缠的程度愈大反射光愈强;

(3)如果是非棉纤维杂质,例如棉籽造成的棉结,反射光强很低;

纸吸收系数物质,以(4)白星或者有色棉结,都属于高绝缘、

反射为主。

综上所述,并结合棉结的反射特性,可知光强和面积构成了进行棉结识别的主要特征,本文即结合该特征来设计棉结检测算法程序。

1棉结检测原理

由于棉纤维或者棉网属于绝缘电介质材料,电导性σ很小,其光电性能公式如下:

(1)

尹中信:电气工程师

--元年邮局订阅号2检测装置结构设计

结合棉纤维的光电性质,为了突出棉纤维的图像质量,并保证能够很好地被摄像机采集,需要设计合理的光源系统和曝光控制电路。同时根据棉网中棉结或杂质特征(构成模式识别的主要特征)设计的检测算法实现选用了DSP+FPGA的图像处理硬件架构。为了和现场的控制系统相兼容,添置与常用PLC进行

现场总线技术应用200例》