专利名称：一种用于无纺布成品表面污渍检测的数字图像处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字图像处理系统，尤其是一种用于无纺布成品表面污溃检测的数字图像处理系统，属于图像处理技术领域。
背景技术：
在个人卫生用品相关行业中使用的无纺布原材料是一次性用品，且与人体直接接触，因而顾客对产品的质量及卫生状况极其关注。然而在无纺布的生产过程中，不可避免地会出现一些机器油污、粉末、滴胶甚至死昆虫等污物附着在成品表面上，这些污物的面积大小不一。目前国内无纺布成品行业的生产线速度每分钟高达300m，包装前的人工随机抽样检测不仅效率低下，无法检测所有产品，而且增加了人员成本。在生产线上安装视觉检测系统，是近两年来国内无纺布成品生产厂商的迫切需求。 视觉系统在实际应用中，不仅需要检测可靠，还需要方便使用。目前无纺布行业使用的机器视觉系统主要有两种(I)国际大厂商提供的集成系统，如Cognex、Keyence、Omron等的视觉系统；(2)国内一些公司采用OEM相机在个人计算机(PC)平台上自主开发的视觉系统。然而这两种视觉系统的价格昂贵，集成度低，不利于生产线的安装，降低了系统的易用性和可靠性。鉴于上述普遍存在的缺陷，能否设计、生产一种新型的数字图像处理系统，以克服现有无纺布机器视觉系统的上述缺陷，是本领域技术人员面对的技术难题。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种用于无纺布成品表面污溃检测的数字图像处理系统，其以CPLD/DSP处理器为核心形成一体化嵌入式机器视觉系统，满足了无纺布成品表面污溃检测的可靠性、易用性、高精度、高速度以及低成本的要求。其所采用的技术方案如下该用于无纺布成品表面污溃检测的数字图像处理系统包括图像传感器处理模块、CPLD系统、DSP系统模块以及IO系统模块，其中，图像传感器处理模块、CPLD系统、IO系统模块顺次连接，且分别与DSP系统模块连接。优选地，图像传感器处理模块中包括传感器驱动电路、AD模数转换、工作点调节模块。优选地，图像传感器处理模块采用线阵CXD传感器。优选地，DSP系统模块采用Blackfin531处理器。本实用新型较之现有技术的优点在于I，系统可靠性高；2，系统易用性强；3，系统成本低廉；4，系统集成度高。
图I是本实用新型的原理框图。符号说明I (XD图像传感器2 CPLD 系统3 DSP 系统4 IO 系统具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明如图I所示，该用于无纺布成品表面污溃检测的数字图像处理系统包括图像传感器处理模块1、CPLD系统2、DSP系统模块3以及IO系统模块4，其中，图像传感器处理模块
I、CPLD系统2、IO系统模块4顺次连接，且分别与DSP系统模块3连接。下面对各部分作详细阐述I)图像传感器处理模块包括传感器驱动电路、AD模数转换、工作点调节等模块。图像采集采用的是电荷耦合元件(CCD)传感器，其从芯片结构上可分为面阵和线阵两种，面阵CCD主要用于记录、存储，线阵CCD主要用于产品外部尺寸的非接触检测、分类、表面质量评定、智能化测控及机器视觉中的精确定位等。无纺布成品在生产过程中通常具有高速、大幅面的特点，所以采用线阵CCD传感器更符合实际应用要求。2) CPLD 系统CPLD的主要功能包括如下几个部分1，驱动图像传感器，并驱动AD转换芯片，获得灰度图像，并将实时灰度图像保存到显存的SRAM里；2，将DSP系统模块3生成的菜单数据写入到显存里，进行VGA界面刷新，并配合处理器切换工作模式、设置检测参数；3，控制读信号和写信号分时，使得对显示VGA界面的同时可以写VGA界面；4，将显存里的数据信号读出，驱动VGA的DA转换芯片，转换为VGA的模拟RGB信号,并产生行同步和帧同步信号；5，产生DSP系统模块3的PPI总线时序信号，将图像信号传送给处理器完成图像处理算法；6，进行输入和输出控制，实现图像采集与处理的外同步和外触发信号处理。3) DSP系统模块3DSP系统模块3例如采用Blackf in531处理器，主要功能包括接收CPLD系统2写入的图像信号，进行数字图像处理，并输出判断结果；适应不同线速度下光学特性的变化，调节CCD传感器数据处理的AD转换增益；接收手操板信号，产生人机界面菜单。图像系统进行硬件设计时，以ADI的Blackf in531的DSP处理器为核心处理器，通过DSP的外部总线接口 EBIU扩展了 32MB的SDRAM和4MB的Flash，分别用于图像存储和程序代码存储。采集图像时，通过处理器的I/O模拟I2C串行总线协议，进行图像采集时专用图像处理芯片配置。图像数据可由CPLD通过DSP的并行外设接口(PPI)写入到DSP的外接SDRAM里。DSP通过专门的存储器DMA通道将这些原始数据进行数据搬移，再由DSP对这些原始的图像数据进行分析与计算，最后以IO脉冲的形式通知CPLD在VGA显示器上显示当前发现缺陷对象的图像，这个脉冲信号也可以作为剔除的报警信号。BlackFin531的并行外设接口(PPI)是专门用于图像数据传输高速并行端口，它是一种可以配置成8位或者16位数据宽度的多功能并行同步准双向接口，适合大量数据的高速连续输入输出。系统中CPLD将采集到的触发区域内的数据，以BlackFin531的PPI总线时序将这些数据写入到PPI端口缓存中，同时也以外触发的结束信号作为一帧图像传输完成的帧同步信号，通知BlackFin531进行图像数据的处理。为了提高数据传输速度及节省SDRAM的存储空间，可利用PPI端口数据合并的功能，在传输数据时将两个8位的数据合并成一个16位的数据进行传输。BlackFin531的PPI通道数据传输及搬移由专门的DMA通道进行处理。考虑到图像分析所需要花费更多的处理时间，而图像的采集的DMA操作是同时进行的，这样就有可 能造成新写入的原始数据覆盖未处理完的图像数据的情况发生。为了避免这种情况，系统可在BlackFin531的外部存储空间SDRAM里开辟了 8个缓冲区域，分别保存线阵CXD输出的原始数据。例如可以设置20*2048个像素的图像存储区域作为一个缓冲区，其中20标识的是图像传感器扫描的20行数据，它的每一行的有效像敏单元2048个。而BlackFin531的DMA传输的参数可以由描述符控制或寄存器控制。基于描述符的DMA传输需要一个配置好的参数集来描述DMA过程,这种方式支持一次DMA传输结束时自动启动另一次DMA传输。这里系统采用二维DMA描述符模式，用线性链表存储描述符数组，对每个缓冲区域的地址进行初始化。每一次缓冲区的数据传送完成后，DMA自动启动缓冲器地址空间和传输格式的配置，从而自动进行DMA数据搬移。4) IO系统模块IO系统模块主要包括两部分功能图像采集控制及次品剔除控制。图像采集控制是通过外同步与外触发输入信号来实现的。系统在运行过程中，CXD是连续扫描的，然而成品的生产是有间隔的，这样就要通过外触发信号，在运动方向上正确标识出每个产品的起始位置，以通知CPLD将这部分图像数据写入到DSP中进行计算。外触发是将生产线上的编码器信号作为电子凸轮计数，通过电子凸轮的计数输出来实现的。另夕卜，因为系统采用线阵CCD扫描图像，扫描的行频率需要跟生产线的线速度相对应，以保证图像不会因为生产线速度的变化而变形，影响DSP的图像检测精度，也就是说采集图像时要同步.采用伺服放大器的伺服驱动信号作为同步信号基准，并以设置的分频比例来确定图像的采样频率。CPLD在采集图像时，获取的实时图像以4 I的采样比保存在显存中。VGA界面中显示出来的实时图像，会在界面的最左边一列用白色的竖线标识出触发区域内的图像，以区别非触发区域的图像，方便调试与监控。次品剔除是当DSP进行图像运算后，发现有异常情况时，通过输出管脚上的脉冲信号通知CPLD，再由CPLD发出排片脉冲信号给生产线的执行机构来实现的。因为DSP是等待获取CPLD写入的图像数据并进行计算的，而产品的分界信号(即外触发信号)是接入到CPLD来控制图像采集的，也就是说DSP只要有数据就进行计算，而不管外部触发信号何时开始。但执行机构剔除的次品所在的位置与视觉系统安装的位置不在同一个地方，有可能相差几个产品的位置。当DSP发出异常脉冲给CPLD时，就意味着当前这个产品有问题，不过这个次品要在生产线上再往前几个位置才能被执行机构剔除，因此剔除脉冲要延迟发出，这个延迟的单位就是若干次外触发的计数。CPLD根据界面上预先设置的延迟数，在接收到DSP发出的检测异常脉冲后，对随后的外触发进行计数，每次计数相当于走过一个产品位置，当计数值等于设置的延迟数时，就发出剔除脉冲给执行机构，从而完成次品的剔除。下面简述该系统的工作过程CPLD系统2根据外部同步信号和触发信号驱动图像传感器处理模块I采集原始图像数据；CPLD系统2进行显存管理及VGA输出管理控制人机界面，并生成用户菜单和响应手操板动作改变工作参数。CPLD系统2产生符合DSP系统模块3的DSP数据总线时序的信号，将图像数据写入到DSP数据总线的缓存中，并由DSP的DMA操作将缓存中的数据保存到SDRAM中，完成图像存储，最后由DSP完成图像处理，产生判断结果并输出脉冲；10系统模块4的IO接口信号包括系统的同步信号、外触发信号及次品剔除信号同步信号来自生产线的伺服放大器脉冲，用来控制生产线的速度变化与CCD采样行频率之间的对应关系，避免生产线速度的变化导致采集的图像出现拉伸或压缩变形；外触发信号来自电子凸轮的输出，主要用来标识运动方向上不连续的检测区间；次品剔除信号传输给执行机构以剔除发现有缺陷的产品。试验结果表明，本实用新型可靠性高，系统易用性强，且集成度高，成本低廉，可广泛应用于无纺布及其它成品表面的污溃探测。上面以举例方式对本实用新型进行了说明，但本实用新型不限于上述具体实施例，凡基于本实用新型所做的任何改动或变型均属于本实用新型要求保护的范围。权利要求1.一种用于无纺布成品表面污溃检测的数字图像处理系统，其特征在于包括图像传感器处理模块(1)、CPLD系统(2)、DSP系统模块(3)以及IO系统模块(4)，其中，所述图像传感器处理模块(I)、CPLD系统(2)、IO系统模块(4)顺次连接，且分别与所述DSP系统模块⑶连接。
2.根据权利要求I所述的一种用于无纺布成品表面污溃检测的数字图像处理系统，其特征在于，所述图像传感器处理模块(I)中包括传感器驱动电路、AD模数转换、工作点调节模块。
3.根据权利要求2所述的一种用于无纺布成品表面污溃检测的数字图像处理系统，其特征在于，所述图像传感器处理模块(I)采用线阵CCD传感器。
4.根据权利要求3所述的一种用于无纺布成品表面污溃检测的数字图像处理系统，其特征在于，所述DSP系统模块(3)采用Blackfin531处理器。
专利摘要本实用新型涉及一种数字图像处理系统，属于图像处理技术领域，尤其是一种用于无纺布成品表面污渍检测的数字图像处理系统，其包括图像传感器处理模块、CPLD系统、DSP系统模块以及IO系统模块，其中，图像传感器处理模块、CPLD系统、IO系统模块顺次连接，且分别与DSP系统模块连接；该产品可靠性高，系统易用性强，且集成度高，成本低廉，可广泛应用于无纺布及其它成品表面的污渍探测。
文档编号G01N21/88GK202486064SQ20122012998
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者叶祥, 张谦, 贺跃帮 申请人:叶祥, 张谦, 贺跃帮