專利名稱：基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉圖像分割和圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在嬰兒紙尿片和婦女衛(wèi)生巾等個(gè)人衛(wèi)生用品的成品制造中都使用的無紡布原材料，它們是一次性用品，且與人體直接接觸，因而顧客對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量及衛(wèi)生狀況極其關(guān)注。然而在成品的生產(chǎn)過程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)ー些機(jī)器油污、粉末、滴膠甚至死昆蟲等污物附著在成品表面上，這些污物的面積大小不一。目前國內(nèi)個(gè)人衛(wèi)生用品行業(yè)的生產(chǎn)線速度毎分鐘高達(dá)300m，包裝前的人工隨機(jī)抽樣檢測(cè)不僅效率低下，無法檢測(cè)所有產(chǎn)品，而且增加了人員成本。在生產(chǎn)線上安裝視覺檢測(cè)系統(tǒng)，是近兩年來國內(nèi)無紡布成品生產(chǎn)廠商提出的新需求。目前個(gè)人衛(wèi)生用品行業(yè)使用的機(jī)器視覺系統(tǒng)主要有兩種(I)國際大廠商提供的集成系統(tǒng)，如Cognex、Keyence、Omron等的視覺系統(tǒng)；(2)國內(nèi)ー些公司采用OEM相機(jī)在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)平臺(tái)上自主開發(fā)的視覺系統(tǒng)。然而這兩種視覺系統(tǒng)的價(jià)格昂貴，不僅生產(chǎn)線制造廠家及最終產(chǎn)品制造商的成本増加了，而且無法掌握核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)。另外，實(shí)際嬰幼兒紙尿片和成人衛(wèi)生用品的成品在設(shè)計(jì)為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量和效果，往往不是ー個(gè)純白色的表面，不僅存在壓花，而是加入了其他的吸水材料，稱之為藍(lán)芯片。壓花和藍(lán)芯片與紙尿片表面存在著很大的灰度差，視覺系統(tǒng)在檢測(cè)時(shí)容易把壓花和藍(lán)芯片當(dāng)作污潰，所以壓花和藍(lán)芯片的存在直接導(dǎo)致了表面污潰檢測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)不同的區(qū)域進(jìn)行分割處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種降低檢測(cè)誤判率、提高檢測(cè)可靠性的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種基于上述視覺檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法。為了達(dá)到上述第一目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明ー種基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)，包括CPLD子系統(tǒng)、ARM子系統(tǒng)、DSP子系統(tǒng)以及IO子系統(tǒng)；CPLD子系統(tǒng)根據(jù)外部同步信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)圖像信號(hào)處理器采集原始圖像數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)寫入到DSP中，同時(shí)CPLD子系統(tǒng)對(duì)人機(jī)界面進(jìn)行顯存管理及VGA輸出管理；ARM子系統(tǒng)控制人機(jī)界面中的用戶菜單的生成以及響應(yīng)手操板動(dòng)作完成圖像采集工作參數(shù)的設(shè)置和多區(qū)域分割參數(shù)設(shè)置；DSP子系統(tǒng)，根據(jù)ARM子系統(tǒng)設(shè)置的工作參數(shù)和區(qū)域，分別完成分割出來的多個(gè)區(qū)域內(nèi)的圖像處理，產(chǎn)生判斷結(jié)果并輸出脈沖；IO子系統(tǒng)，系統(tǒng)的IO包括圖像采集控制及次品剔除控制；處理外觸發(fā)和外同步信號(hào)，保證采集的原始圖像不會(huì)因?yàn)樯a(chǎn)線速度的變化而產(chǎn)生變形；另外當(dāng)DSP檢測(cè)到污點(diǎn)后，根據(jù)計(jì)數(shù)預(yù)設(shè)的延遲排片數(shù)后，發(fā)出次品剔除信號(hào)。優(yōu)選的，所述CPLD子系統(tǒng)包括圖像采集、顯存管理、外同步和外觸發(fā)管理，CPLD子系統(tǒng)響應(yīng)外部同步信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)圖像信號(hào)處理器采集原始圖像數(shù)據(jù)，并將產(chǎn)生符合DSP數(shù)據(jù)總線時(shí)序的信號(hào)，將這些采集到的圖像數(shù)據(jù)寫入到DSP數(shù)據(jù)總線的緩存中；人機(jī)界面是由CPLD管理SRAM靜態(tài)存儲(chǔ)器作為顯存，CPLD以寄存器的形式開放總線給ARM，ARM以其異步存儲(chǔ)器總線對(duì)這些寄存器進(jìn)行讀寫操作，通過ARM讀寫CPLD的寄存器來實(shí)現(xiàn)顯存數(shù)據(jù)的更新，CPLD先把ARM寫入到其寄存器中的菜単數(shù)據(jù)值，保存到顯存中固定的地址單元，再通過讀取顯存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行VGA顯示，實(shí)現(xiàn)菜單界面。優(yōu)選的，所述ARM子系統(tǒng)包括與CPLD相連接的異步存儲(chǔ)總線接ロ、配置圖像處理芯片的I2C接ロ、與DSP相連接的串ロ、以及擴(kuò)展接ロ，ARM系統(tǒng)作為視覺系統(tǒng)的控制器，主要負(fù)責(zé)人機(jī)界面管理及系統(tǒng)工作參數(shù)的設(shè)置，ARM通過I2C接ロ設(shè)置VSP1021專用C⑶傳感器圖像采集芯片的相關(guān)寄存器；CPLD以寄存器的形式開放總線給ARM，ARM以其異步存儲(chǔ)器總線對(duì)這些寄存器進(jìn)行讀寫操作，實(shí)現(xiàn)ARM與CPLD之間的協(xié)調(diào)工作、完成人機(jī)界面的管理；同時(shí)ARM通過串ロ與DSP連接，把圖像檢測(cè)、區(qū)域分割等參數(shù)提供給DSP，以完成圖像的分析。優(yōu)選的，所述DSP子系統(tǒng)包括，包括圖像存儲(chǔ)部分、圖像處理部分、外部接ロ部分構(gòu)成，圖像存儲(chǔ)部分由DSP提供了 PPI接ロ給CPLD，工作時(shí)CPLD產(chǎn)生符合DSP數(shù)據(jù)總線時(shí)序的信號(hào)，將采集到的原始CCD圖像數(shù)據(jù)寫入到DSP的PPI接口數(shù)據(jù)總線的緩存中，并由DSP的DMA操作將緩存中的數(shù)據(jù)保存到SDRAM中，完成圖像存儲(chǔ)；這些原始的圖像由DSP根據(jù)ARM子系統(tǒng)設(shè)置的工作參數(shù)和區(qū)域，分別完成分割出來的多個(gè)區(qū)域內(nèi)的圖像處理；外部接ロ部分通過串ロ與ARM相連接，獲取圖像處理參數(shù)，最后圖像運(yùn)算產(chǎn)生的判斷結(jié)果也通過外部管腳輸出信號(hào)給CPLD處理。優(yōu)選的，所述IO子系統(tǒng)包括，IO子系統(tǒng)由外同步、外觸發(fā)、次品剔除的排片信號(hào)構(gòu)成，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，CCD是連續(xù)掃描的，然而成品的生產(chǎn)是有間隔的，這樣就要通過外觸發(fā)信號(hào)，在運(yùn)動(dòng)方向上正確標(biāo)識(shí)出每個(gè)產(chǎn)品的起始位置，以通知CPLD將這部分圖像數(shù)據(jù)寫入到DSP中進(jìn)行計(jì)算，外觸發(fā)是將生產(chǎn)線上的編碼器信號(hào)作為電子凸輪計(jì)數(shù)，通過電子凸輪的計(jì)數(shù)輸出來實(shí)現(xiàn)的；另外，因?yàn)橄到y(tǒng)采用線陣CCD掃描圖像，掃描的行頻率需要跟生產(chǎn)線的線速度相對(duì)應(yīng)，以保證圖像不會(huì)因?yàn)樯a(chǎn)線速度的變化而變形，影響區(qū)域選擇的精確性，保證圖像檢測(cè)精度，這樣采集圖像時(shí)要同步，采用伺服放大器的伺服驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為同步信號(hào)基準(zhǔn)，并以設(shè)置的分頻比例來確定圖像的采樣頻率；次品剔除是當(dāng)DSP進(jìn)行圖像運(yùn)算后，發(fā)現(xiàn)有異常情況時(shí)，通過輸出管腳上的脈沖信號(hào)通知CPLD，再由CPLD發(fā)出排片脈沖信號(hào)給生產(chǎn)線的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的；因?yàn)镈SP是等待獲取CPLD寫入的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算的，而產(chǎn)品的分界信號(hào)(即外觸發(fā)信號(hào))是接入到CPLD來控制圖像采集的，也就是說DSP只要有數(shù)據(jù)就進(jìn)行計(jì)算，而不管外部觸發(fā)信號(hào)何時(shí)開始。但執(zhí)行機(jī)構(gòu)剔除的次品所在的位置與視覺系統(tǒng)安裝的位置不在同一個(gè)地方，有可能相差幾個(gè)產(chǎn)品的位置。當(dāng)DSP發(fā)出異常脈沖給CPLD時(shí)，就意味著當(dāng)前這個(gè)產(chǎn)品有問題，不過這個(gè)次品要在生產(chǎn)線上再往前幾個(gè)位置才能被執(zhí)行機(jī)構(gòu)剔除，因此剔除脈沖要延遲發(fā)出，這個(gè)延遲的單位就是若干次外觸發(fā)的計(jì)數(shù)。CPLD根據(jù)界面上預(yù)先設(shè)置的延遲數(shù)，在接收到DSP發(fā)出的檢測(cè)異常脈沖后，對(duì)隨后的外觸發(fā)進(jìn)行計(jì)數(shù)，每次計(jì)數(shù)相當(dāng)于走過一個(gè)產(chǎn)品位置，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于設(shè)置的延遲數(shù)時(shí)，就發(fā)出剔除脈沖給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而完成次品的剔除。為了達(dá)到上述第二目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本反面基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，針對(duì)檢測(cè)精度要求，檢測(cè)算法是從水平運(yùn)動(dòng)方向及垂直運(yùn)動(dòng)方向上考慮圖像的特性來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。本發(fā)明采用定位域的方式來確定圖像邊緣的起始位置，因?yàn)槠渌姆指畛鰜淼膮^(qū)域塊都是基于定位域的相對(duì)起始位置而實(shí)現(xiàn)的，定位域的確定我們采用邊緣檢測(cè)算法來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)確定定位域以后，其他區(qū)域的位置也就相對(duì)固定了，這些區(qū)域的原始圖像，可以通過DSP的DMA ニ維操作進(jìn)行原始圖像提取，這些提取出來的各個(gè)區(qū)域的原始圖像，就可以通過區(qū)域內(nèi)預(yù)設(shè)的幾種檢測(cè)算法進(jìn)行污潰檢測(cè)，這里介紹ー種閾值分割統(tǒng)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)過程。其具體步驟如下 S1、在水平運(yùn)動(dòng)方向上，采用線陣CXD獲取高速掃描的圖像，將N次掃描的數(shù)據(jù)拼在一起，構(gòu)成ー個(gè)局部范圍內(nèi)的面陣圖像，再進(jìn)行檢測(cè)；因此DSP的PPI接ロ DMA操作及SDRAM的內(nèi)存分配是按照N條線來操作的，完成這N條線的數(shù)據(jù)處理時(shí)間要求在NXO.1ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)；S2、在垂直運(yùn)動(dòng)方向上，對(duì)采集到的N條線的圖像進(jìn)行分塊，并假設(shè)相鄰兩塊區(qū)域的圖像平均亮度相近，以前ー個(gè)區(qū)域內(nèi)正常像素的亮度平均值作為下一區(qū)域圖像分割的閾值，分塊時(shí)以NXN區(qū)域?yàn)椹`個(gè)圖像區(qū)域；S3、對(duì)每個(gè)NXN區(qū)域塊，將上ー個(gè)區(qū)域內(nèi)不包括缺陷像素在內(nèi)的所有像素亮度的平均值作為該區(qū)域的分割閾值，統(tǒng)計(jì)該區(qū)域內(nèi)不滿足閾值分割的圖像像素個(gè)數(shù)，將該統(tǒng)計(jì)值作為污潰的面積；如果NXN區(qū)域內(nèi)污潰的面積大于預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值，那么DSP在IO管腳上輸出判斷異常脈沖給CPLD，如果統(tǒng)計(jì)的污潰面積小于報(bào)警閾值，那么標(biāo)記該區(qū)域及相鄰的M個(gè)區(qū)域，并統(tǒng)計(jì)M+1個(gè)區(qū)域內(nèi)污潰的面積，以這個(gè)面積之和作為斷續(xù)相連絲狀污潰的判斷依據(jù)。優(yōu)選的，每個(gè)NXN區(qū)域數(shù)據(jù)的處理都是在BlackFin531的內(nèi)部緩存中進(jìn)行，并且在內(nèi)部緩存開辟了兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，采用BlackFin531的存儲(chǔ)器DMA通道，將每個(gè)NXN區(qū)域數(shù)據(jù)以乒乓操作的形式從SDRAM搬移到DSP內(nèi)部緩存，這樣進(jìn)行運(yùn)算時(shí)可以忽略數(shù)據(jù)搬移的時(shí)間。優(yōu)選的，在進(jìn)行污潰判斷之前，對(duì)圖像進(jìn)行了濾波處理，以減小噪點(diǎn)對(duì)污潰判斷的影響，通過示波器查看BlackFin531的IO管腳上的跳變波形，發(fā)現(xiàn)該算法計(jì)算NX2048個(gè)像素所用時(shí)間小于NXO.1ms,而工作時(shí)考慮檢測(cè)邊界的設(shè)定，實(shí)際的檢測(cè)范圍每條線是小于2048像素的，所以算法在保證檢測(cè)精度的同時(shí)具有實(shí)時(shí)性。優(yōu)選的，對(duì)于“統(tǒng)計(jì)值大于報(bào)警閾值”的判斷，如果當(dāng)前區(qū)域的統(tǒng)計(jì)像素個(gè)數(shù)小于設(shè)定閾值，則需要標(biāo)記與當(dāng)前NXN像素區(qū)域相鄰的M個(gè)區(qū)域，如果M+1個(gè)區(qū)域內(nèi)的統(tǒng)計(jì)值之和超出經(jīng)驗(yàn)閾值，則認(rèn)為此范圍內(nèi)存在絲狀污潰，系統(tǒng)產(chǎn)生排片脈沖信號(hào)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收到脈沖信號(hào)后將缺陷產(chǎn)品剔除，完成分割區(qū)域內(nèi)的表面污潰檢測(cè)。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果1、本發(fā)明的嵌入式機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的多區(qū)域分割處理的硬件結(jié)構(gòu)和污潰判斷方法，檢測(cè)時(shí)能夠避免藍(lán)芯片對(duì)污潰判斷的影響，降低誤判率，提高檢測(cè)的可靠性。同時(shí)該系統(tǒng)集成了人機(jī)界面，可以避免依賴計(jì)算機(jī)而造成的易用性問題。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)在線速度為300m/min的紙尿片生產(chǎn)線中，能夠檢測(cè)出I平方毫米的污潰。2、本發(fā)明采用嵌入式構(gòu)架設(shè)計(jì)的視覺檢測(cè)系統(tǒng)，集成了人機(jī)操作界面，使得系統(tǒng)的調(diào)試及參數(shù)不再依賴于エ業(yè)計(jì)算機(jī)，不僅降低了成本，而且安裝靈活、操作方面，提高了系統(tǒng)的易用性。3、本發(fā)明采用2048像素的高速線陣CXD作為圖像采集傳感器，可以實(shí)現(xiàn)30cm寬幅面的高分辨率檢測(cè)，保證檢測(cè)的精度。4、本發(fā)明具有外同步和外觸發(fā)信號(hào)捕獲功能，保證生產(chǎn)線速度變化時(shí)采集的圖像不變形。5、本發(fā)明對(duì)采集到的一副完整的成品圖像，可以進(jìn)行多區(qū)域分割處理，每個(gè)區(qū)域可以自定義區(qū)域的起始位置及面積，井根據(jù)成品的特性選擇不同的檢測(cè)算法，以實(shí)現(xiàn)具有壓花和藍(lán)芯片的成品表面污潰檢測(cè)，提高了系統(tǒng)檢測(cè)的可靠性。


圖1是本發(fā)明多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)的框架圖；圖2是圖像數(shù)據(jù)采集信號(hào)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明檢測(cè)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例機(jī)器視覺系統(tǒng)包括圖像采集和圖像處理兩部分，圖像采集采用的是電荷耦合元件(CXD)傳感器。C⑶傳感器從芯片結(jié)構(gòu)上可分為面陣和線陣兩種，面陣CXD主要用于記錄、存儲(chǔ)，線陣CCD主要用于產(chǎn)品外部尺寸的非接觸檢測(cè)、分類、表面質(zhì)量評(píng)定、智能化測(cè)控及機(jī)器視覺中的精確定位等。線陣CCD具有成像分辨率、像素灰度級(jí)和采樣速度高及檢測(cè)尺寸大等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)高精度的檢測(cè)。紙尿片等衛(wèi)生用品在生產(chǎn)過程中通常具有高速、大幅面的特點(diǎn)，所以采用線陣CCD傳感器更符合實(shí)際應(yīng)用要求。嵌入式機(jī)器視覺系統(tǒng)在采集圖像時(shí)，可利用復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)驅(qū)動(dòng)CCD傳感器，并按照DSP數(shù)據(jù)總線的時(shí)序要求，實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的高速傳輸，這樣不僅可以靈活設(shè)計(jì)和安裝，而且可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。為了把壓花和藍(lán)芯片跟成品表面其他部分分割處理，實(shí)現(xiàn)算法的多區(qū)域分割處理，系統(tǒng)采用了 ARM作為控制器，ARM編程的便利性有助于實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面以及區(qū)域分割操作。而DSP提供了豐富的圖像處理函數(shù)且有高速的數(shù)字處理能力，可以在短時(shí)間內(nèi)完成圖像處理算法，保證在線檢測(cè)算法的實(shí)時(shí)性。由圖1可知，系統(tǒng)主要由包括CPLD子系統(tǒng)、ARM子系統(tǒng)、DSP子系統(tǒng)、IO子系統(tǒng)。原始圖像數(shù)據(jù)采集電路由CCD驅(qū)動(dòng)電路、專用圖像信號(hào)處理器及外圍電路構(gòu)成，CPLD子系統(tǒng)根據(jù)外部同步信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)圖像信號(hào)處理器采集原始圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)人機(jī)界面也要由CPLD進(jìn)行顯存管理及VGA輸出管理。ARM子系統(tǒng)生成主要控制人機(jī)界面中的用戶菜單的生成以及響應(yīng)手操板動(dòng)作完成圖像采集工作參數(shù)的設(shè)置、多區(qū)域分割參數(shù)設(shè)置等，這些工作參數(shù)分別交給CPLD實(shí)現(xiàn)圖像采集和DSP進(jìn)行圖像運(yùn)算。系統(tǒng)工作時(shí)由CPLD產(chǎn)生符合DSP數(shù)據(jù)總線時(shí)序的信號(hào)，將圖像數(shù)據(jù)寫入到DSP數(shù)據(jù)總線的緩存中，并由DSP的DMA操作將緩存中的數(shù)據(jù)保存到SDRAM中，完成圖像存儲(chǔ)，最后由DSP根據(jù)ARM子系統(tǒng)設(shè)置的工作參數(shù)和區(qū)域，分別完成分割出來的多個(gè)區(qū)域內(nèi)的圖像處理，產(chǎn)生判斷結(jié)果并輸出脈沖。系統(tǒng)的IO接ロ信號(hào)包括系統(tǒng)的同步信號(hào)、外觸發(fā)信號(hào)及次品剔除信號(hào)。同步信號(hào)來自生產(chǎn)線的伺服放大器脈沖，用來控制生產(chǎn)線的速度變化與CCD采樣行頻率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，避免生產(chǎn)線速度的變化導(dǎo)致采集的圖像出現(xiàn)拉伸或壓縮變形。外觸發(fā)信號(hào)來自電子凸輪的輸出，主要用來標(biāo)識(shí)運(yùn)動(dòng)方向上不連續(xù)的檢測(cè)區(qū)間；次品剔除信號(hào)傳輸給執(zhí)行機(jī)構(gòu)以剔除發(fā)現(xiàn)有缺陷的產(chǎn)品。系統(tǒng)圖像采集使用線陣CXD傳感器，其型號(hào)為東芝公司的T⑶1209D，它的有效像敏單元為2048個(gè)，數(shù)據(jù)率為20MB。由CPLD驅(qū)動(dòng)CCD傳感器進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集的信號(hào)由圖3所示。圖2所示T⑶1209D的輸出通過VSP1021專用CXD傳感器圖像采集芯片完成A/D轉(zhuǎn)換，其支持雙采樣技木，內(nèi)置輸入鉗位電路和可編程增益放大器。系統(tǒng)通過CPLD提供的SR、SV和ADCCLK時(shí)序信號(hào)，對(duì)雙采樣過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。ARM通過I2C接ロ提供的串行SCLK、SDIN和CS接ロ時(shí)序，配置VSP1021芯片上的寄存器和調(diào)節(jié)增益。VSP1021輸出8位精度的原始圖像數(shù)據(jù)，由CPLD進(jìn)行邏輯處理后，按照DSP數(shù)據(jù)總線的寫入時(shí)序及顯存芯片的寫入時(shí)序要求，寫入到DSP內(nèi)存和顯存中，供后續(xù)處理。視覺系統(tǒng)在調(diào)試時(shí)，一般需要采集實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行分析，以設(shè)置正確的工作參數(shù)。以PC為平臺(tái)設(shè)計(jì)調(diào)試界面，不僅面臨大批量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性問題，而且要將PC安裝在生產(chǎn)線上，降低了系統(tǒng)的易用性，増加了推廣難度。為此，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)就集成了人機(jī)界面，通過其VGA接ロ，直接將界面顯示在標(biāo)準(zhǔn)VGA顯示器上，并以簡易手操板來操作系統(tǒng)的界面，完成工作參數(shù)設(shè)置和區(qū)域分割選擇，這些工作參數(shù)和選擇區(qū)域的起始位置、檢測(cè)算法參數(shù)等，都保存在系統(tǒng)的外置EEPROM中，保證上電后自動(dòng)加載參數(shù)。人機(jī)界面有三方面功能保存實(shí)時(shí)圖像以完成區(qū)域選擇等操作、生成系統(tǒng)菜単、VGA顯示，實(shí)現(xiàn)這三方面功能的關(guān)鍵在于顯存管理，設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)將SRAM靜態(tài)存儲(chǔ)器作為顯存，主要通過ARM讀寫CPLD的寄存器來實(shí)現(xiàn)顯存數(shù)據(jù)的更新，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的菜單功能。實(shí)時(shí)圖像的刷新是在CPLD獲取VSP1021輸出的圖像數(shù)據(jù)后，在每個(gè)行同步周期內(nèi)，將一次掃描的2048個(gè)有效數(shù)據(jù)寫入DSP，同時(shí)以4:1的采樣比例將圖像數(shù)據(jù)保存在顯存中。系統(tǒng)界面采用VGA的標(biāo)準(zhǔn)640X480分辨率，其行周期是31. 77 y s，CPLD采用20MHz作為驅(qū)動(dòng)VGA時(shí)序的時(shí)鐘頻率,姆個(gè)像素的掃描寬度為50ns,姆行總的像素單元數(shù)為31. 77ii s/50ns=636，而有效像素單元數(shù)為25. 17 y s/50ns=512。行分辨率采用標(biāo)準(zhǔn)的形式，每行總的像素単元數(shù)為524，有效行數(shù)為480。同時(shí)為了防止對(duì)顯存進(jìn)行讀寫操作的數(shù)據(jù)之間發(fā)生沖突，要求在進(jìn)行讀操作時(shí)不能進(jìn)行寫操作，而且寫操作完成后要使其數(shù)據(jù)引腳處于高阻。系統(tǒng)菜單主要由ARM生成，因?yàn)镃PLD也需要用到ー些工作參數(shù)如外同步的分頻比例，而ARM調(diào)節(jié)A/D的工作點(diǎn)時(shí)也需要獲取經(jīng)CPLD計(jì)算得到的線速度信息，因此設(shè)計(jì)時(shí)CPLD以寄存器的形式開放總線給ARM，ARM以其異步存儲(chǔ)器總線對(duì)這些寄存器進(jìn)行讀寫操作，實(shí)現(xiàn)ARM與CPLD之間的協(xié)調(diào)工作。CPLD先把ARM寫入到其寄存器中的菜単數(shù)據(jù)值，保存到顯存中固定的地址單元，再通過讀取顯存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行VGA顯示，實(shí)現(xiàn)菜單界面。ARM是基于iiC/OS-1I系統(tǒng)構(gòu)架進(jìn)行編程的，可以方便地實(shí)現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度，尤其對(duì)于多區(qū)域選擇時(shí)候的操作實(shí)現(xiàn)了類似于鼠標(biāo)拖拽選擇框的動(dòng)作。實(shí)際工作吋，DSP進(jìn)行多區(qū)域圖像分析與檢測(cè)的參數(shù)也是由ARM通過串ロ發(fā)送給DSP的。另外，基于片上總線的數(shù)據(jù)操作，可以保證界面顯示的實(shí)時(shí)性，克服基于PC界面進(jìn)行調(diào)試的不方便。系統(tǒng)的IO主要包括兩部分功能圖像采集控制及次品剔除控制。圖像采集控制是通過外同步與外觸發(fā)輸入信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，CCD是連續(xù)掃描的，然而成品的生產(chǎn)是有間隔的，這樣就要通過外觸發(fā)信號(hào)，在運(yùn)動(dòng)方向上正確標(biāo)識(shí)出每個(gè)產(chǎn)品的起始位置，以通知CPLD將這部分圖像數(shù)據(jù)寫入到DSP中進(jìn)行計(jì)算。外觸發(fā)是將生產(chǎn)線上的編碼器信號(hào)作為電子凸輪計(jì)數(shù)，通過電子凸輪的計(jì)數(shù)輸出來實(shí)現(xiàn)的。另外，因?yàn)橄到y(tǒng)采用線陣CCD掃描圖像，掃描的行頻率需要跟生產(chǎn)線的線速度相對(duì)應(yīng)，以保證圖像不會(huì)因?yàn)樯a(chǎn)線速度的變化而變形，影響區(qū)域選擇的精確性，保證圖像檢測(cè)精度，這樣采集圖像時(shí)要同歩。采用伺服放大器的伺服驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為同步信號(hào)基準(zhǔn)，并以設(shè)置的分頻比例來確定圖像的采樣頻率。CPLD在采集圖像時(shí)，獲取的實(shí)時(shí)圖像以4:1的采樣比保存在顯存中。VGA界面中顯示出來的實(shí)時(shí)圖像，會(huì)在界面的最左邊一列用白色的豎線標(biāo)識(shí)出觸發(fā)區(qū)域內(nèi)的圖像，以區(qū)別非觸發(fā)區(qū)域的圖像，方便調(diào)試與監(jiān)控。次品剔除是當(dāng)DSP進(jìn)行圖像運(yùn)算后，發(fā)現(xiàn)有異常情況時(shí)，通過輸出管腳上的脈沖信號(hào)通知CPLD，再由CPLD發(fā)出排片脈沖信號(hào)給生產(chǎn)線的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的.因?yàn)镈SP是等待獲取CPLD寫入的圖像數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算的，而產(chǎn)品的分界信號(hào)(即外觸發(fā)信號(hào))是接入到CPLD來控制圖像采集的，也就是說DSP只要有數(shù)據(jù)就進(jìn)行計(jì)算，而不管外部觸發(fā)信號(hào)何時(shí)開始。但執(zhí)行機(jī)構(gòu)剔除的次品所在的位置與視覺系統(tǒng)安裝的位置不在同一個(gè)地方，有可能相差幾個(gè)產(chǎn)品的位置。當(dāng)DSP發(fā)出異常脈沖給CPLD時(shí)，就意味著當(dāng)前這個(gè)產(chǎn)品有問題，不過這個(gè)次品要在生產(chǎn)線上再往前幾個(gè)位置才能被執(zhí)行機(jī)構(gòu)剔除，因此剔除脈沖要延遲發(fā)出，這個(gè)延遲的單位就是若干次外觸發(fā)的計(jì)數(shù)。CPLD根據(jù)界面上預(yù)先設(shè)置的延遲數(shù)，在接收到DSP發(fā)出的檢測(cè)異常脈沖后，對(duì)隨后的外觸發(fā)進(jìn)行計(jì)數(shù)，每次計(jì)數(shù)相當(dāng)于走過一個(gè)產(chǎn)品位置，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于設(shè)置的延遲數(shù)時(shí)，就發(fā)出剔除脈沖給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而完成次品的剔除。系統(tǒng)中的DSP不僅要完成原始圖像的存儲(chǔ)分配與檢測(cè)時(shí)的多區(qū)域圖像提取等控制任務(wù)，還要完成圖像的分析與運(yùn)算，因此設(shè)計(jì)時(shí)采用了 ADI的BlackFin531為核心處理器。BlackFin系列DSP體系結(jié)構(gòu)是在ADI和Intel聯(lián)合開發(fā)的微信號(hào)機(jī)構(gòu)(MSA)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，不僅適用于數(shù)字信號(hào)處理，還提供了綜合的控制能力，消除了多個(gè)不同處理器之間相聯(lián)系的復(fù)雜性，簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，在一定程度上増加了系統(tǒng)的可靠性。設(shè)計(jì)時(shí)BlackFin531采用y C/0S-1I構(gòu)架進(jìn)行編程，以方便多任務(wù)調(diào)度，工作的總線時(shí)鐘頻率由外部27MHz晶振倍頻得到，倍頻系數(shù)是20，即DSP的總線時(shí)鐘頻率是540MHz。 CPLD將采集到的CXD傳感器數(shù)據(jù)，通過BlackFin531處理器的PPI接ロ寫入到PPI接ロ緩存中，由PPI結(jié)合DMA技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。BlackFin531的PPI接ロ在進(jìn)行DMA數(shù)據(jù)傳輸吋，將兩個(gè)8位的圖像數(shù)據(jù)打包為16位的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，可以提高存儲(chǔ)空間的利用率及數(shù)據(jù)傳送的速度。為了防止數(shù)據(jù)的破壞性寫入，保證圖像數(shù)據(jù)的完整性和有效性，系統(tǒng)在BlackFin531的外部SDRAM存儲(chǔ)空間里開辟了 2個(gè)BANK作為原始圖像的緩沖區(qū)域，分別保存2048X2048個(gè)像素的圖像數(shù)據(jù)，表示可以存儲(chǔ)2048條CXD掃描的圖像數(shù)據(jù)。。視覺系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)線上運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)算法在保證檢測(cè)精度的同時(shí)必須具有實(shí)時(shí)性。在檢測(cè)精度的計(jì)算上，根據(jù)T⑶1209D傳感器的手冊(cè)可知，傳感器可以工作在20MB的數(shù)據(jù)率下，其分辨率為2048像素，那么其掃描的行頻率就為20MB/2048=10000，即CCD以最快的行頻率工作時(shí)，每掃描一次的時(shí)間是0.1ms0已知垂直運(yùn)動(dòng)方向安裝的CCD分辨率為2048像素，一般無紡布成品在30cm的寬度內(nèi)，那么對(duì)應(yīng)的分辨率約為每毫米7個(gè)像素，因此垂直運(yùn)動(dòng)方向上的檢測(cè)精度是可以保證的。而運(yùn)動(dòng)方向上的精度取決于CXD的掃描頻率，當(dāng)生產(chǎn)線在300m/min的線速度下運(yùn)行，CXD也在最高頻率下工作，這時(shí)ー個(gè)掃描周期生產(chǎn)線走過的距離為0. lmSX5m/S_0. 5mm，也就是每毫米的距離至少可以掃描兩次，因而系統(tǒng)可以保證在300m/min的線速度下Imm2的檢測(cè)精度。由上述檢測(cè)精度分析可知，為了保證檢測(cè)的精度，CXD需要工作在IOkHz的行頻率下，DSP只有在0.1ms內(nèi)完成一次掃描的2048個(gè)數(shù)據(jù)的處理，才能保證運(yùn)算的實(shí)時(shí)性。由于圖像存儲(chǔ)時(shí)采用DMA通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并使用了兩個(gè)個(gè)緩沖區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)緩沖，因此數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間可以不考慮在算法時(shí)間以內(nèi)。針對(duì)檢測(cè)精度要求，檢測(cè)算法是從運(yùn)動(dòng)方向及垂直運(yùn)動(dòng)方向上考慮圖像的特性來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。我們采用定位域的方式來確定圖像邊緣的起始位置，因?yàn)槠渌姆指畛鰜淼膮^(qū)域塊都是基于定位域的相對(duì)起始位置而實(shí)現(xiàn)的，定位域的確定我們采用邊緣檢測(cè)算法來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)確定定位域以后，其他區(qū)域的位置也就相對(duì)固定了，這些區(qū)域的原始圖像，可以通過DSP的DMA ニ維操作進(jìn)行原始圖像提取，這些提取出來的各個(gè)區(qū)域的原始圖像，就可以通過區(qū)域內(nèi)預(yù)設(shè)的幾種檢測(cè)算法進(jìn)行污潰檢測(cè)，，這里介紹ー種閾值分割統(tǒng)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)過程。算法首先考慮運(yùn)動(dòng)方向上的問題。采用線陣CCD可以獲取高速掃描的圖像，然而成品的表面通常不是光滑的表面，如果以一次掃描的2048個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，必然無法反映出圖像的特征，容易造成誤判斷。所以程序設(shè)計(jì)時(shí)，將20行的數(shù)據(jù)拼在一起，構(gòu)成ー個(gè)局部范圍內(nèi)的面陣圖像，再進(jìn)行檢測(cè)，這樣圖像的特征信息更加豐富，從而在保證檢測(cè)精度的同吋，提高檢測(cè)的可靠性。完成這20條線的數(shù)據(jù)處理時(shí)間要求在2ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)。其次，考慮垂直運(yùn)動(dòng)方向上的問題。在安裝系統(tǒng)時(shí)，因?yàn)闄C(jī)械安裝的原因，導(dǎo)致CCD傳感器左右兩端光照不均勻，從而出現(xiàn)采集到的圖像數(shù)據(jù)左右兩端亮度不同的情況。如果采用統(tǒng)ー的閾值進(jìn)行圖像分割，容易造成誤判斷。所以設(shè)計(jì)圖像檢測(cè)算法時(shí)需要考慮動(dòng)態(tài)閾值，即對(duì)20行的圖像再進(jìn)行分塊，并假設(shè)相鄰兩塊區(qū)域的圖像平均亮度相近，以前ー個(gè)區(qū)域內(nèi)正常像素的亮度平均值作為下一區(qū)域圖像分割的閾值。分塊時(shí)以20X20區(qū)域?yàn)椹`個(gè)圖像區(qū)域。在產(chǎn)品生產(chǎn)線中，成品表面的污潰類型很多，污潰的面積有大有小。對(duì)于斷續(xù)相連的絲狀污潰，在20X20的區(qū)域內(nèi)，檢測(cè)時(shí)所統(tǒng)計(jì)的污點(diǎn)面積不足以達(dá)到報(bào)警的閾值，因此需要將發(fā)現(xiàn)污點(diǎn)的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，并對(duì)標(biāo)記的相鄰區(qū)域內(nèi)的污點(diǎn)面積進(jìn)行累加。對(duì)每個(gè)20X20區(qū)域塊，將上ー個(gè)區(qū)域內(nèi)不包括缺陷像 素在內(nèi)的所有像素亮度的平均值作為該區(qū)域的分割閾值，統(tǒng)計(jì)該區(qū)域內(nèi)不滿足閾值分割的圖像像素個(gè)數(shù)，將該統(tǒng)計(jì)值作為污潰的面積。如果20X20區(qū)域內(nèi)污潰的面積大于預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值，那么DSP在IO管腳上輸出判斷異常脈沖給CPLD。如果統(tǒng)計(jì)的污潰面積小于報(bào)警閾值，那么標(biāo)記該區(qū)域及相鄰的8個(gè)區(qū)域，并統(tǒng)計(jì)9個(gè)區(qū)域內(nèi)污潰的面積，以這個(gè)面積之和作為斷續(xù)相連絲狀污潰的判斷依據(jù)。算法在DSP上實(shí)現(xiàn)時(shí)，為了有更快的處理速度，保證運(yùn)算的實(shí)時(shí)性，每個(gè)20X20區(qū)域數(shù)據(jù)的處理都是在BlackFin531的內(nèi)部緩存中進(jìn)行，并且在內(nèi)部緩存開辟了兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，采用BlackFin531的存儲(chǔ)器DMA通道，將每個(gè)20X 20區(qū)域數(shù)據(jù)以乒乓操作的形式從SDRAM搬移到DSP內(nèi)部緩存，這樣進(jìn)行運(yùn)算時(shí)可以忽略數(shù)據(jù)搬移的時(shí)間。圖像處理流程如圖3所示，在進(jìn)行污潰判斷之前，對(duì)圖像進(jìn)行了濾波處理，以減小噪點(diǎn)對(duì)污潰判斷的影響。通過示波器查看BlackFin531的IO管腳上的跳變波形，發(fā)現(xiàn)該算法計(jì)算20X2048個(gè)像素所用時(shí)間小于2ms，而工作時(shí)考慮檢測(cè)邊界的設(shè)定，實(shí)際的檢測(cè)范圍每條線是小于2048像素的，所以算法在保證檢測(cè)精度的同時(shí)具有實(shí)時(shí)性。對(duì)于“統(tǒng)計(jì)值大于報(bào)警閾值”的判斷，如果當(dāng)前區(qū)域的統(tǒng)計(jì)像素個(gè)數(shù)小于設(shè)定閾值，則需要標(biāo)記與當(dāng)前20X20像素區(qū)域相鄰的8個(gè)區(qū)域，如果9個(gè)區(qū)域內(nèi)的統(tǒng)計(jì)值之和超出經(jīng)驗(yàn)閾值，則認(rèn)為此范圍內(nèi)存在絲狀污潰，系統(tǒng)產(chǎn)生排片脈沖信號(hào)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收到脈沖信號(hào)后將缺陷產(chǎn)品剔除，完成分割區(qū)域內(nèi)的表面污潰檢測(cè)。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括CPLD子系統(tǒng)、ARM子系統(tǒng)、DSP子系統(tǒng)以及IO子系統(tǒng)； CPLD子系統(tǒng)根據(jù)外部同步信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)圖像信號(hào)處理器采集原始圖像數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)寫入到DSP中，同時(shí)CPLD子系統(tǒng)對(duì)人機(jī)界面進(jìn)行顯存管理及VGA輸出管理； ARM子系統(tǒng)控制人機(jī)界面中的用戶菜單的生成以及響應(yīng)手操板動(dòng)作完成圖像采集工作參數(shù)的設(shè)置和多區(qū)域分割參數(shù)設(shè)置； DSP子系統(tǒng)，根據(jù)ARM子系統(tǒng)設(shè)置的工作參數(shù)和區(qū)域，分別完成分割出來的多個(gè)區(qū)域內(nèi)的圖像處理，產(chǎn)生判斷結(jié)果并輸出脈沖； IO子系統(tǒng)，系統(tǒng)的IO包括圖像采集控制及次品剔除控制；處理外觸發(fā)和外同步信號(hào)，保證采集的原始圖像不會(huì)因?yàn)樯a(chǎn)線速度的變化而產(chǎn)生變形；另外當(dāng)DSP檢測(cè)到污點(diǎn)后，根據(jù)計(jì)數(shù)預(yù)設(shè)的延遲排片數(shù)后，發(fā)出次品剔除信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述CPLD子系統(tǒng)包括圖像采集、顯存管理、外同步和外觸發(fā)管理，CPLD子系統(tǒng)響應(yīng)外部同步信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)圖像信號(hào)處理器采集原始圖像數(shù)據(jù)，并將產(chǎn)生符合DSP數(shù)據(jù)總線時(shí)序的信號(hào)，將這些采集到的圖像數(shù)據(jù)寫入到DSP數(shù)據(jù)總線的緩存中；人機(jī)界面是由CPLD管理SRAM靜態(tài)存儲(chǔ)器作為顯存，CPLD以寄存器的形式開放總線給ARM，ARM以其異步存儲(chǔ)器總線對(duì)這些寄存器進(jìn)行讀寫操作，通過ARM讀寫CPLD的寄存器來實(shí)現(xiàn)顯存數(shù)據(jù)的更新，CPLD先把ARM寫入到其寄存器中的菜單數(shù)據(jù)值，保存到顯存中固定的地址單元，再通過讀取顯存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行VGA顯示，實(shí)現(xiàn)菜單界面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述ARM子系統(tǒng)包括與CPLD相連接的異步存儲(chǔ)總線接口、配置圖像處理芯片的I2C接口、與DSP相連接的串口、以及擴(kuò)展接口，ARM系統(tǒng)作為視覺系統(tǒng)的控制器，主要負(fù)責(zé)人機(jī)界面管理及系統(tǒng)工作參數(shù)的設(shè)置，ARM通過I2C接口設(shè)置VSP1021專用C⑶傳感器圖像采集芯片的相關(guān)寄存器；CPLD以寄存器的形式開放總線給ARM，ARM以其異步存儲(chǔ)器總線對(duì)這些寄存器進(jìn)行讀寫操作，實(shí)現(xiàn)ARM與CPLD之間的協(xié)調(diào)工作、完成人機(jī)界面的管理；同時(shí)ARM通過串口與DSP連接，把圖像檢測(cè)、區(qū)域分割的參數(shù)提供給DSP，以完成圖像的分析。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述DSP子系統(tǒng)包括，包括圖像存儲(chǔ)部分、圖像處理部分、外部接口部分構(gòu)成，圖像存儲(chǔ)部分由DSP提供了 PPI接口給CPLD，工作時(shí)CPLD產(chǎn)生符合DSP數(shù)據(jù)總線時(shí)序的信號(hào)，將采集到的原始CCD圖像數(shù)據(jù)寫入到DSP的PPI接口數(shù)據(jù)總線的緩存中，并由DSP的DMA操作將緩存中的數(shù)據(jù)保存到SDRAM中，完成圖像存儲(chǔ)；這些原始的圖像由DSP根據(jù)ARM子系統(tǒng)設(shè)置的工作參數(shù)和區(qū)域，分別完成分割出來的多個(gè)區(qū)域內(nèi)的圖像處理；外部接口部分通過串口與ARM相連接，獲取圖像處理參數(shù)，最后圖像運(yùn)算產(chǎn)生的判斷結(jié)果也通過外部管腳輸出信號(hào)給CPLD處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述IO子系統(tǒng)包括，IO子系統(tǒng)由外同步、外觸發(fā)、次品剔除的排片信號(hào)構(gòu)成，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，CCD是連續(xù)掃描的，在運(yùn)動(dòng)方向上正確標(biāo)識(shí)出每個(gè)產(chǎn)品的起始位置，以通知CPLD將這部分圖像數(shù)據(jù)寫入到DSP中進(jìn)行計(jì)算，外觸發(fā)是將生產(chǎn)線上的編碼器信號(hào)作為電子凸輪計(jì)數(shù)，通過電子凸輪的計(jì)數(shù)輸出來實(shí)現(xiàn)的；外同步采用伺服放大器的伺服驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為同步信號(hào)基準(zhǔn)，并以設(shè)置的分頻比例來確定圖像的采樣頻率；次品剔除是當(dāng)DSP進(jìn)行圖像運(yùn)算后，發(fā)現(xiàn)有異常情況時(shí)，通過輸出管腳上的脈沖信號(hào)通知CPLD，再由CPLD發(fā)出排片脈沖信號(hào)給生產(chǎn)線的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的；CPLD根據(jù)界面上預(yù)先設(shè)置的延遲數(shù)，在接收到DSP發(fā)出的檢測(cè)異常脈沖后，對(duì)隨后的外觸發(fā)進(jìn)行計(jì)數(shù)，每次計(jì)數(shù)相當(dāng)于走過一個(gè)產(chǎn)品位置，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于設(shè)置的延遲數(shù)時(shí)，就發(fā)出剔除脈沖給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成次品的剔除。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于，包括下述步驟 51、在水平運(yùn)動(dòng)方向上，采用線陣CCD獲取高速掃描的圖像，將N次掃描的數(shù)據(jù)拼在一起，構(gòu)成一個(gè)局部范圍內(nèi)的面陣圖像，再進(jìn)行檢測(cè)；因此DSP的PPI接口 DMA操作及SDRAM的內(nèi)存分配是按照N條線來操作的，完成這N條線的數(shù)據(jù)處理時(shí)間要求在NXO.1ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)； 52、在垂直運(yùn)動(dòng)方向上，對(duì)采集到的N條線的圖像進(jìn)行分塊，并假設(shè)相鄰兩塊區(qū)域的圖像平均亮度相近，以前一個(gè)區(qū)域內(nèi)正常像素的亮度平均值作為下一區(qū)域圖像分割的閾值，分塊時(shí)以NXN區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)圖像區(qū)域； 53、對(duì)每個(gè)NXN區(qū)域塊，將上一個(gè)區(qū)域內(nèi)不包括缺陷像素在內(nèi)的所有像素亮度的平均值作為該區(qū)域的分割閾值，統(tǒng)計(jì)該區(qū)域內(nèi)不滿足閾值分割的圖像像素個(gè)數(shù)，將該統(tǒng)計(jì)值作為污潰的面積；如果NXN區(qū)域內(nèi)污潰的面積大于預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值，那么DSP在IO管腳上輸出判斷異常脈沖給CPLD，如果統(tǒng)計(jì)的污潰面積小于報(bào)警閾值，那么標(biāo)記該區(qū)域及相鄰的M個(gè)區(qū)域，并統(tǒng)計(jì)M+1個(gè)區(qū)域內(nèi)污潰的面積，以這個(gè)面積之和作為斷續(xù)相連絲狀污潰的判斷依據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)NXN區(qū)域數(shù)據(jù)的處理都是在BlackFin531的內(nèi)部緩存中進(jìn)行，并且在內(nèi)部緩存開辟了兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，采用BlackFin531的存儲(chǔ)器DMA通道，將每個(gè)NXN區(qū)域數(shù)據(jù)以乒乓操作的形式從SDRAM搬移到DSP內(nèi)部緩存，這樣進(jìn)行運(yùn)算時(shí)可以忽略數(shù)據(jù)搬移的時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，在進(jìn)行污潰判斷之前，對(duì)圖像進(jìn)行了濾波處理，以減小噪點(diǎn)對(duì)污潰判斷的影響，通過示波器查看BlackFin531的IO管腳上的跳變波形，發(fā)現(xiàn)該算法計(jì)算NX2048個(gè)像素所用時(shí)間小于NXO.1ms,而工作時(shí)考慮檢測(cè)邊界的設(shè)定，實(shí)際的檢測(cè)范圍每條線是小于2048像素的，所以算法在保證檢測(cè)精度的同時(shí)具有實(shí)時(shí)性。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)于“統(tǒng)計(jì)值大于報(bào)警閾值”的判斷，如果當(dāng)前區(qū)域的統(tǒng)計(jì)像素個(gè)數(shù)小于設(shè)定閾值，則需要標(biāo)記與當(dāng)前NXN像素區(qū)域相鄰的M個(gè)區(qū)域，如果M+1個(gè)區(qū)域內(nèi)的統(tǒng)計(jì)值之和超出經(jīng)驗(yàn)閾值，則認(rèn)為此范圍內(nèi)存在絲狀污潰，系統(tǒng)產(chǎn)生排片脈沖信號(hào)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收到脈沖信號(hào)后將缺陷產(chǎn)品剔除，完成分割區(qū)域內(nèi)的表面污潰檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于嵌入式構(gòu)架的多區(qū)域分割視覺檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，系統(tǒng)包括CPLD子系統(tǒng)、ARM子系統(tǒng)、DSP子系統(tǒng)以及IO子系統(tǒng)，CPLD子系統(tǒng)根據(jù)外部同步信號(hào)和觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)圖像信號(hào)處理器采集原始圖像數(shù)據(jù)，同CPLD子系統(tǒng)對(duì)人機(jī)界面進(jìn)行顯存管理及VGA輸出管理；ARM子系統(tǒng)控制人機(jī)界面中的用戶菜單的生成以及響應(yīng)手操板動(dòng)作完成圖像采集工作參數(shù)的設(shè)置和多區(qū)域分割參數(shù)設(shè)置；DSP子系統(tǒng)，根據(jù)ARM子系統(tǒng)設(shè)置的工作參數(shù)和區(qū)域，分別完成分割出來的多個(gè)區(qū)域內(nèi)的圖像處理,產(chǎn)生判斷結(jié)果并輸出脈沖；本發(fā)明檢測(cè)時(shí)能夠避免藍(lán)芯片對(duì)污漬判斷的影響，降低誤判率，提高檢測(cè)的可靠性。同時(shí)該系統(tǒng)集成了人機(jī)界面，可以避免依賴計(jì)算機(jī)而造成的易用性問題。
文檔編號(hào)G01N21/94GK103018259SQ201210556819
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者張謙, 裴海龍, 王乃洲, 賀躍幫 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)