專利名稱：一種用于無紡布成品表面污漬檢測的數字圖像處理系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數字圖像處理系統，尤其是一種用于無紡布成品表面污潰檢測的數字圖像處理系統，屬于圖像處理技術領域。
背景技術：
在個人衛生用品相關行業中使用的無紡布原材料是一次性用品，且與人體直接接觸，因而顧客對產品的質量及衛生狀況極其關注。然而在無紡布的生產過程中，不可避免地會出現一些機器油污、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。目前國內無紡布成品行業的生產線速度每分鐘高達300m，包裝前的人工隨機抽樣檢測不僅效率低下，無法檢測所有產品，而且增加了人員成本。在生產線上安裝視覺檢測系統，是近兩年來國內無紡布成品生產廠商的迫切需求。 視覺系統在實際應用中，不僅需要檢測可靠，還需要方便使用。目前無紡布行業使用的機器視覺系統主要有兩種(I)國際大廠商提供的集成系統，如Cognex、Keyence、Omron等的視覺系統；(2)國內一些公司采用OEM相機在個人計算機(PC)平臺上自主開發的視覺系統。然而這兩種視覺系統的價格昂貴，集成度低，不利于生產線的安裝，降低了系統的易用性和可靠性。鑒于上述普遍存在的缺陷，能否設計、生產一種新型的數字圖像處理系統，以克服現有無紡布機器視覺系統的上述缺陷，是本領域技術人員面對的技術難題。

實用新型內容本實用新型旨在提供一種用于無紡布成品表面污潰檢測的數字圖像處理系統，其以CPLD/DSP處理器為核心形成一體化嵌入式機器視覺系統，滿足了無紡布成品表面污潰檢測的可靠性、易用性、高精度、高速度以及低成本的要求。其所采用的技術方案如下該用于無紡布成品表面污潰檢測的數字圖像處理系統包括圖像傳感器處理模塊、CPLD系統、DSP系統模塊以及IO系統模塊，其中，圖像傳感器處理模塊、CPLD系統、IO系統模塊順次連接，且分別與DSP系統模塊連接。優選地，圖像傳感器處理模塊中包括傳感器驅動電路、AD模數轉換、工作點調節模塊。優選地，圖像傳感器處理模塊采用線陣CXD傳感器。優選地，DSP系統模塊采用Blackfin531處理器。本實用新型較之現有技術的優點在于I，系統可靠性高；2，系統易用性強；3，系統成本低廉；4，系統集成度高。
圖I是本實用新型的原理框圖。符號說明I (XD圖像傳感器2 CPLD 系統3 DSP 系統4 IO 系統具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明如圖I所示，該用于無紡布成品表面污潰檢測的數字圖像處理系統包括圖像傳感器處理模塊1、CPLD系統2、DSP系統模塊3以及IO系統模塊4，其中，圖像傳感器處理模塊
I、CPLD系統2、IO系統模塊4順次連接，且分別與DSP系統模塊3連接。下面對各部分作詳細闡述I)圖像傳感器處理模塊包括傳感器驅動電路、AD模數轉換、工作點調節等模塊。圖像采集采用的是電荷耦合元件(CCD)傳感器，其從芯片結構上可分為面陣和線陣兩種，面陣CCD主要用于記錄、存儲，線陣CCD主要用于產品外部尺寸的非接觸檢測、分類、表面質量評定、智能化測控及機器視覺中的精確定位等。無紡布成品在生產過程中通常具有高速、大幅面的特點，所以采用線陣CCD傳感器更符合實際應用要求。2) CPLD 系統CPLD的主要功能包括如下幾個部分1，驅動圖像傳感器，并驅動AD轉換芯片，獲得灰度圖像，并將實時灰度圖像保存到顯存的SRAM里；2，將DSP系統模塊3生成的菜單數據寫入到顯存里，進行VGA界面刷新，并配合處理器切換工作模式、設置檢測參數；3，控制讀信號和寫信號分時，使得對顯示VGA界面的同時可以寫VGA界面；4，將顯存里的數據信號讀出，驅動VGA的DA轉換芯片，轉換為VGA的模擬RGB信號,并產生行同步和幀同步信號；5，產生DSP系統模塊3的PPI總線時序信號，將圖像信號傳送給處理器完成圖像處理算法；6，進行輸入和輸出控制，實現圖像采集與處理的外同步和外觸發信號處理。3) DSP系統模塊3DSP系統模塊3例如采用Blackf in531處理器，主要功能包括接收CPLD系統2寫入的圖像信號，進行數字圖像處理，并輸出判斷結果；適應不同線速度下光學特性的變化，調節CCD傳感器數據處理的AD轉換增益；接收手操板信號，產生人機界面菜單。圖像系統進行硬件設計時，以ADI的Blackf in531的DSP處理器為核心處理器，通過DSP的外部總線接口 EBIU擴展了 32MB的SDRAM和4MB的Flash，分別用于圖像存儲和程序代碼存儲。采集圖像時，通過處理器的I/O模擬I2C串行總線協議，進行圖像采集時專用圖像處理芯片配置。圖像數據可由CPLD通過DSP的并行外設接口(PPI)寫入到DSP的外接SDRAM里。DSP通過專門的存儲器DMA通道將這些原始數據進行數據搬移，再由DSP對這些原始的圖像數據進行分析與計算，最后以IO脈沖的形式通知CPLD在VGA顯示器上顯示當前發現缺陷對象的圖像，這個脈沖信號也可以作為剔除的報警信號。BlackFin531的并行外設接口(PPI)是專門用于圖像數據傳輸高速并行端口，它是一種可以配置成8位或者16位數據寬度的多功能并行同步準雙向接口，適合大量數據的高速連續輸入輸出。系統中CPLD將采集到的觸發區域內的數據，以BlackFin531的PPI總線時序將這些數據寫入到PPI端口緩存中，同時也以外觸發的結束信號作為一幀圖像傳輸完成的幀同步信號，通知BlackFin531進行圖像數據的處理。為了提高數據傳輸速度及節省SDRAM的存儲空間，可利用PPI端口數據合并的功能，在傳輸數據時將兩個8位的數據合并成一個16位的數據進行傳輸。BlackFin531的PPI通道數據傳輸及搬移由專門的DMA通道進行處理。考慮到圖像分析所需要花費更多的處理時間，而圖像的采集的DMA操作是同時進行的，這樣就有可 能造成新寫入的原始數據覆蓋未處理完的圖像數據的情況發生。為了避免這種情況，系統可在BlackFin531的外部存儲空間SDRAM里開辟了 8個緩沖區域，分別保存線陣CXD輸出的原始數據。例如可以設置20*2048個像素的圖像存儲區域作為一個緩沖區，其中20標識的是圖像傳感器掃描的20行數據，它的每一行的有效像敏單元2048個。而BlackFin531的DMA傳輸的參數可以由描述符控制或寄存器控制。基于描述符的DMA傳輸需要一個配置好的參數集來描述DMA過程,這種方式支持一次DMA傳輸結束時自動啟動另一次DMA傳輸。這里系統采用二維DMA描述符模式，用線性鏈表存儲描述符數組，對每個緩沖區域的地址進行初始化。每一次緩沖區的數據傳送完成后，DMA自動啟動緩沖器地址空間和傳輸格式的配置，從而自動進行DMA數據搬移。4) IO系統模塊IO系統模塊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輸入信號來實現的。系統在運行過程中，CXD是連續掃描的，然而成品的生產是有間隔的，這樣就要通過外觸發信號，在運動方向上正確標識出每個產品的起始位置，以通知CPLD將這部分圖像數據寫入到DSP中進行計算。外觸發是將生產線上的編碼器信號作為電子凸輪計數，通過電子凸輪的計數輸出來實現的。另夕卜，因為系統采用線陣CCD掃描圖像，掃描的行頻率需要跟生產線的線速度相對應，以保證圖像不會因為生產線速度的變化而變形，影響DSP的圖像檢測精度，也就是說采集圖像時要同步.采用伺服放大器的伺服驅動信號作為同步信號基準，并以設置的分頻比例來確定圖像的采樣頻率。CPLD在采集圖像時，獲取的實時圖像以4 I的采樣比保存在顯存中。VGA界面中顯示出來的實時圖像，會在界面的最左邊一列用白色的豎線標識出觸發區域內的圖像，以區別非觸發區域的圖像，方便調試與監控。次品剔除是當DSP進行圖像運算后，發現有異常情況時，通過輸出管腳上的脈沖信號通知CPLD，再由CPLD發出排片脈沖信號給生產線的執行機構來實現的。因為DSP是等待獲取CPLD寫入的圖像數據并進行計算的，而產品的分界信號(即外觸發信號)是接入到CPLD來控制圖像采集的，也就是說DSP只要有數據就進行計算，而不管外部觸發信號何時開始。但執行機構剔除的次品所在的位置與視覺系統安裝的位置不在同一個地方，有可能相差幾個產品的位置。當DSP發出異常脈沖給CPLD時，就意味著當前這個產品有問題，不過這個次品要在生產線上再往前幾個位置才能被執行機構剔除，因此剔除脈沖要延遲發出，這個延遲的單位就是若干次外觸發的計數。CPLD根據界面上預先設置的延遲數，在接收到DSP發出的檢測異常脈沖后，對隨后的外觸發進行計數，每次計數相當于走過一個產品位置，當計數值等于設置的延遲數時，就發出剔除脈沖給執行機構，從而完成次品的剔除。下面簡述該系統的工作過程CPLD系統2根據外部同步信號和觸發信號驅動圖像傳感器處理模塊I采集原始圖像數據；CPLD系統2進行顯存管理及VGA輸出管理控制人機界面，并生成用戶菜單和響應手操板動作改變工作參數。CPLD系統2產生符合DSP系統模塊3的DSP數據總線時序的信號，將圖像數據寫入到DSP數據總線的緩存中，并由DSP的DMA操作將緩存中的數據保存到SDRAM中，完成圖像存儲，最后由DSP完成圖像處理，產生判斷結果并輸出脈沖；10系統模塊4的IO接口信號包括系統的同步信號、外觸發信號及次品剔除信號同步信號來自生產線的伺服放大器脈沖，用來控制生產線的速度變化與CCD采樣行頻率之間的對應關系，避免生產線速度的變化導致采集的圖像出現拉伸或壓縮變形；外觸發信號來自電子凸輪的輸出，主要用來標識運動方向上不連續的檢測區間；次品剔除信號傳輸給執行機構以剔除發現有缺陷的產品。試驗結果表明，本實用新型可靠性高，系統易用性強，且集成度高，成本低廉，可廣泛應用于無紡布及其它成品表面的污潰探測。上面以舉例方式對本實用新型進行了說明，但本實用新型不限于上述具體實施例，凡基于本實用新型所做的任何改動或變型均屬于本實用新型要求保護的范圍。權利要求1.一種用于無紡布成品表面污潰檢測的數字圖像處理系統，其特征在于包括圖像傳感器處理模塊(1)、CPLD系統(2)、DSP系統模塊(3)以及IO系統模塊(4)，其中，所述圖像傳感器處理模塊(I)、CPLD系統(2)、IO系統模塊(4)順次連接，且分別與所述DSP系統模塊⑶連接。
2.根據權利要求I所述的一種用于無紡布成品表面污潰檢測的數字圖像處理系統，其特征在于，所述圖像傳感器處理模塊(I)中包括傳感器驅動電路、AD模數轉換、工作點調節模塊。
3.根據權利要求2所述的一種用于無紡布成品表面污潰檢測的數字圖像處理系統，其特征在于，所述圖像傳感器處理模塊(I)采用線陣CCD傳感器。
4.根據權利要求3所述的一種用于無紡布成品表面污潰檢測的數字圖像處理系統，其特征在于，所述DSP系統模塊(3)采用Blackfin531處理器。
專利摘要本實用新型涉及一種數字圖像處理系統，屬于圖像處理技術領域，尤其是一種用于無紡布成品表面污漬檢測的數字圖像處理系統，其包括圖像傳感器處理模塊、CPLD系統、DSP系統模塊以及IO系統模塊，其中，圖像傳感器處理模塊、CPLD系統、IO系統模塊順次連接，且分別與DSP系統模塊連接；該產品可靠性高，系統易用性強，且集成度高，成本低廉，可廣泛應用于無紡布及其它成品表面的污漬探測。
文檔編號G01N21/88GK202486064SQ20122012998
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者葉祥, 張謙, 賀躍幫 申請人:葉祥, 張謙, 賀躍幫