检测

DSP开发与应用

PLC接口电路,使从DSP输出的信号经过信号转换后能与原有PLC装置相连。

数据通讯的连接模块。整个系统的组成如下图1。

3数据分析结果

图1检测装置系统组成框图

2.1光源部分设计

光源部分包括曝光控制器和面阵LED灯板,曝光控制器接收到中央处理单元发出的指令后,控制面阵LED灯板闪光(或面阵LED灯常亮而不用曝光控制器)。面阵LED灯板采用漫射均匀照射(根据前面提出的几类棉结中的光反射和投射性质选择使用反射光或投射光)。

2.2摄像机的选择

摄像机可以选择面阵或线阵CCD,这两类CCD接口中,例如模拟视频、CameraLink接口、GigabiEthernet接口,在DSP+FPGA架构中连接很方便。一般地,对于只需要对棉网进行采样监测的情况,可以选择性价比高的模拟面阵摄像机;对于需要实时检测棉网或者高速运动物体的疵点或杂质,甚至需要剔除的场合,就要选用线阵CCD相机。

2.3DSP+FPGA硬件架构的设计

本部分主要包括摄像机图像数据采集接口、光源曝光电路控制接口、PLC信号接口以及检测算法的设计。如果需要网络控制,还需要在该架构上设计网络接口。这些功能的实现主要依靠DSP+FPGA硬件处理架构。

DSP+FPGA架构中DSP芯片采用美国TI公司的TMS320DM642,FPGA芯片采用ALERA公司的EP1K100,

系统的逻辑控制以及其EP1K100用来完成DSP的初始化配置、

它辅助计算。TMS320DM642系列DSP基于C64X内核,并以其在600MHz时钟下运算速度可高达每秒4800百万条指令(MIPS),占有对高速控制器和队列处理器数值性能的操作灵活性。该系列DSP核处理器有64个32位字长的通用寄存器和8个独立的功能单元,8个功能单元的VelociTI.2扩展包括新的提高视频画面处理性能的指令和VelociTI结构的并行处理机制的扩充。DM642可以每周期处理4个32位的积之和运算,每秒即可有2400百万积之和(MMACS)运算,或者是每周期8个8位的积之和运算即每秒4800百万积之和(MMACS)运算。同时TMS320DM642使用两级基于缓存的结构,可以配置为映射存储区、缓冲区,或者两者的结合。以上所述特点,为检测算法的编程实现提供了有力保证。

TMS320DM642的外设部件包括:3个可配置的视频口;1个10/100Mb/s以太网;1个数据输入输出管理模块;1个VCXO内插控制接口(VIC);1个多路音频串口(McASP0);一个I2C总线模块;2个多通道缓冲串口;3个32位的通用定时器;1个用户可配置的16位或32位主机接口(HPI16/HPI32);1个外围部件接口(PCI);1个16管脚的中断和事件产生模式可编程的通用I/O口;1个64位的无缝连接的外部存储器接口(EMIFA),可以连接同步或者异步的存储器和外设。对于模拟视频接口的相机提供了无缝接口,如果需要连接CameraLink接口的相机,可以扩展数字接口。

2.4PLC接口设计

在工业现场,PLC装置通常采用24VDC电压供电,而DSP及FPGA供电电压都在5VDC以内,为了和现场原有主机上的信号报警、信息显示终端及控制信号形成控制回路,必须设计PLC技术应用200例》

该装置加装在梳棉机上拍摄图2,图中左侧使用模拟面阵摄像机拍摄得棉网图片(择取图片中的部分,便于放大显示),右侧为检测到的棉结并且使用红色标记。

图2左图为棉网图片右图为检测到的棉结图片该装置在实验台上拍摄图3,图中左图使用模拟面阵摄像机拍摄得棉网图片(择取图片中的部分,便于放大显示),右图为检测到的棉结并且使用红色标记。

技术创新

图3左图为棉网图片右图为检测到的棉结图片通过DSP的可编程I/O发送棉结个数的二进制编号,通过转换电路,输送到PLC,便于在实际工厂中的集中控制和联网控制。

4结论

本文作者创新点:结合针对棉纤维光电性能的软件检测算法,选用基于DSP+FPGA硬件架构的图像处理方式,设计了光源系统;结合工业现场设计了PLC接口电路,既实现了针对高速棉网的在线检测,又保证了与设备上现有的控制系统相兼容。设计出的系统不仅运算速度快,而且通用性强、适合模块化,同时还具有灵活的硬件接口和强大的数据处理能力,可以配用多种廉价摄像机,大大降低了硬件成本。参考文献

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