基于DSP+FPGA架構的在線(xiàn)棉結檢測裝置
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2.2 攝像機的選擇攝像機可以選擇面陣或線(xiàn)陣CCD，這兩類(lèi) CCD接口中，例如模擬視頻、Camera Link接口、Gigabi Ethernet 接口，在 DSP+FPGA架構中連接很方便。一般地，對于只需要對棉網(wǎng)進(jìn)行采樣監測的情況，可以選擇性?xún)r(jià)比高的模擬面陣攝像機；對于需要實(shí)時(shí)檢測棉網(wǎng)或者高速運動(dòng)物體的疵點(diǎn)或雜質(zhì)，甚至需要剔除的場(chǎng)合，就要選用線(xiàn)陣 CCD相機。
2.3 DSP+FPGA硬件架構的設計本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/163201.htm
本部分主要包括攝像機圖像數據采集接口、光源曝光電路控制接口、PLC信號接口以及檢測算法的設計。如果需要網(wǎng)絡(luò )控制，還需要在該架構上設計網(wǎng)絡(luò )接口。這些功能的實(shí)現主要依靠 DSP+FPGA硬件處理架構。
DSP+FPGA架構中 DSP芯片采用美國 TI公司的TMS320DM642，FPGA芯片采用ALERA公司的 EP1K100，EP1K100用來(lái)完成 DSP的初始化配置、系統的邏輯控制以及其它輔助計算。TMS320DM642系列 DSP基于 C64X內核，并以其在 600MHz時(shí)鐘下運算速度可高達每秒 4800百萬(wàn)條指令（MIPS），占有對高速控制器和隊列處理器數值性能的操作靈活性。該系列 DSP核處理器有64個(gè)32位字長(cháng)的通用寄存器和8個(gè)獨立的功能單元，8個(gè)功能單元的VelociTI.2擴展包括新的提高視頻畫(huà)面處理性能的指令和 VelociTI結構的并行處理機制的擴充。 DM642可以每周期處理 4個(gè) 32位的積之和運算，每秒即可有 2400百萬(wàn)積之和（MMACS）運算，或者是每周期 8個(gè)8位的積之和運算即每秒 4800百萬(wàn)積之和（MMACS）運算。同時(shí) TMS320DM642使用兩級基于緩存的結構，可以配置為映射存儲區、緩沖區，或者兩者的結合。以上所述特點(diǎn)，為檢測算法的編程實(shí)現提供了有力保證。
TMS320DM642的外設部件包括：3個(gè)可配置的視頻口；1個(gè) 10/100Mb/s以太網(wǎng)；1個(gè)數據輸入輸出管理模塊；1個(gè) VCXO內插控制接口（VIC）；1個(gè)多路音頻串口（McASP0）；一個(gè)I2C總線(xiàn)模塊；2個(gè)多通道緩沖串口；3個(gè) 32位的通用定時(shí)器；1個(gè)用戶(hù)可配置的 16位或32位主機接口（HPI16/HPI32）；1個(gè)外圍部件接口（PCI）；1個(gè) 16管腳的中斷和事件產(chǎn)生模式可編程的通用 I/O口；1個(gè) 64位的無(wú)縫連接的外部存儲器接口（EMIFA），可以連接同步或者異步的存儲器和外設。對于模擬視頻接口的相機提供了無(wú)縫接口，如果需要連接Camera Link接口的相機，可以擴展數字接口。
2.4 PLC接口設計
在工業(yè)現場(chǎng)，PLC裝置通常采用 24VDC電壓供電，而 DSP及FPGA供電電壓都在 5VDC以?xún)?，為了和現場(chǎng)原有主機上的信號報警、信息顯示終端及控制信號形成控制回路，必須設計PLC接口電路，使從DSP輸出的信號經(jīng)過(guò)信號轉換后能與原有PLC裝置相連。
3 數據分析結果
該裝置加裝在梳棉機上拍攝圖2，圖中左側使用模擬面陣攝像機拍攝得棉網(wǎng)圖片（擇取圖片中的部分，便于放大顯示），右側為檢測到的棉結并且使用紅色標記。
該裝置在實(shí)驗臺上拍攝圖3，圖中左圖使用模擬面陣攝像機拍攝得棉網(wǎng)圖片（擇取圖片中的部分，便于放大顯示），右圖為檢測到的棉結并且使用紅色標記。
通過(guò) DSP的可編程 I/O發(fā)送棉結個(gè)數的二進(jìn)制編號，通過(guò)轉換電路，輸送到 PLC，便于在實(shí)際工廠(chǎng)中的集中控制和聯(lián)網(wǎng)控制。
4 結論
本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：結合針對棉纖維光電性能的軟件檢測算法，選用基于 DSP+FPGA硬件架構的圖像處理方式，設計了光源系統；結合工業(yè)現場(chǎng)設計了 PLC接口電路，既實(shí)現了針對高速棉網(wǎng)的在線(xiàn)檢測，又保證了與設備上現有的控制系統相兼容。設計出的系統不僅運算速度快，而且通用性強、適合模塊化，同時(shí)還具有靈活的硬件接口和強大的數據處理能力，可以配用多種廉價(jià)攝像機，大大降低了硬件成本。
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