基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统。本实用新型的目的是提供一种基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统。本实用新型的技术方案是：其特征在于：具有工业相机、丝杠、伺服电机、监控装置、工业触摸屏和远程电脑，所述丝杠一端安装驱动丝杠转动的伺服电机，丝杠上经相机支架安装工业相机，相机支架可沿丝杠移动；所述监控装置通过线缆与工业相机相连，对工业相机采集的视频信号进行实时处理，将处理后的视频信号通过线缆传输给工业触摸屏和远程电脑，并接收工业触摸屏和远程电脑的控制信息，将控制信息通过线缆传递给伺服电机，伺服电机带动丝杠转动，控制相机支架移动。本实用新型适用于玻璃生产线工业电视测控【技术领域】。
【专利说明】基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统。适用于玻璃生产线工业电视测控【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，熔窑、锡槽高温工业电视监控系统的调试需一人根据中控室内工业电视所显示的窑内图像，来指挥等在窑炉边的工作人员对小车进退位置的调整，这使得人工操作的准确性低、操作的灵活性差，小车进退的稳定性差，且人工操作带来的“抖屏”、以及由小车“抖屏”带来的“异物入池”还会带来重大事故；在对锡槽内的拉边机进行监控时，存在当自动变焦镜头无法采集到最佳拉边机工件运行状况时，视频信号不能及时反馈给小车，对小车做出进退位置指示，小车位置控制的实时性较差导致对锡槽内拉边机的监测存在一定不足，进而影响拉边机的控制。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是:针对上述存在的问题，提供一种基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统，以避免“抖屏”现象发生，解决现有高温工业电视监控系统的准确性差、灵活性差、稳定性差、实时性差的问题。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:一种基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统，其特征在于:具有工业相机、丝杠、伺服电机、监控装置、工业触摸屏和远程电脑，所述丝杠一端安装驱动丝杠转动的伺服电机，丝杠上经相机支架安装工业相机，相机支架可沿丝杠移动；
[0005]所述监控装置通过线缆与工业相机相连，对工业相机采集的视频信号进行实时处理，将处理后的视频信号通过线缆传输给工业触摸屏和远程电脑，并接收工业触摸屏和远程电脑的控制信息，将控制信息通过线缆传递给伺服电机，伺服电机带动丝杠转动，控制相机支架移动。
[0006]所述监控装置包括伺服控制器、主控板、AC-DC模块和声光报警器，其中主控板集成有ARMll芯片、SDRAM及flash存储器模块、电平转换芯片和VGA接口芯片；
[0007]ARMll芯片上的外部存储器接口与SDRAM及flash存储器模块相连，ARMl I芯片上的触摸屏接口和所述工业触摸屏相连；
[0008]ARMll芯片分别经其上的网络接口和I/O接口与所述远程电脑和声光报警器相连；
[0009]VGA接口芯片一端经线缆连接所述工业相机，另一端与所述ARMlI芯片的A/D转换器相连；
[0010]所述伺服控制器通过电平转换芯片与ARMll芯片上的通用异步收发传输器电连接。
[0011]沿丝杠布置若干用于检测相机支架位置的位置传感器，位置传感器经线缆与所述监控装置相连。
[0012]所述位置传感器包括标定相机支架初始位置的原点传感器，以及限定相机支架最大移动距离的前端、后端限位传感器。
[0013]所述监控装置通过监控装置支架固定安装于丝杠末端。
[0014]所述工业触摸屏安装于监控装置上。
[0015]所述ARMll芯片采用三星S3C6410 ;所述伺服控制器采用东芝TB6560并且进行2细分或8细分或16细分。
[0016]本实用新型的有益效果是:本实用新型将基于嵌入式的视觉监控技术应用于玻璃热端视觉测控设备上，打破以往高危环境下需人工操作的困境，将玻璃热端工业电视由机械化推向智能化，提高了监控设备的控制精确性、操作的灵活性、相机进退的稳定性、实时性，避免“抖屏”现象发生，大大降低了玻璃工厂重大事故的发生机率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的结构示意图。
[0018]图2为本实用新型中监控装置的系统框图。
[0019]图3为本实用新型中ARMll芯片的接线图。
[0020]图4为本实用新型的工作流程图。
【具体实施方式】
[0021]本实施例将嵌入式技术应用在玻璃生产线视觉监控系统中，并将所有监控技术、图像显示技术集成在一个小型监控装置。如图1所示，基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统主要包括工业相机1、远程电脑10、监控装置11和安装于监控装置壳体上的工业触摸屏12，以及控制相机移动的运动机构。本例中运动机构包括丝杠3，丝杠3上经相机支架2安装工业相机I，相机支架2可以在丝杠3上前后移动，丝杠3尾部安装一伺服电机4，用于驱动丝杠3转动。沿丝杠3布置若干用于实时感知相机支架2位置的位置传感器(包括原点传感器7、前端限位传感器5和后端限位传感器8)。监控装置11通过监控装置支架6固定安装于丝杠3末端。本实施例中监控装置11通过线缆与工业相机1、伺服电机4、远程电脑10和工业触摸屏12相连，对工业相机I采集的视频信号进行实时处理，并将处理后的视频信号分别通过线缆传输给监控装置11上的工业触摸屏12和远程电脑10 ;操作人员通过对远程电脑10或工业触摸屏12上显示的视频数据进行分析，做出控制；并将远程电脑10或工业触摸屏12控制信息反馈给监控装置11，监控装置11将控制信息通过线缆传递给伺服电机4，进而完成对相机支架2前进或后退的实时闭环控制。
[0022]如图2、图3所示，监控装置11具有壳体，壳体内设有伺服控制器9、主控板16、AC-DC模块24和声光报警器21，其中主控板16是整个监控装置11的核心，负责视频信号的处理，触摸屏的人机交互，通过触摸屏可以看到工业相机I拍摄到的图像，控制整个系统。主控板16上集成ARMll芯片17、SDRAM及flash存储器模块14、电源管理18、电平转换芯片19和VGA接口芯片22。VGA接口芯片22是监控装置11与工业相机I接口，一端与工业相机I相连，另一端与ARMll芯片17的A/D转换器13相连。ARMll芯片17上的触摸屏接口 34与工业触摸屏12相连。ARMll芯片17上的外部存储器接口 35与SDRAM及flash存储器模块14相连，主要是视频数据流较大，且数据存储较多，因此添加此模块。ARMll芯片17上的网络接口 15与远程电脑10相连，是监控装置11与控制中心的远程电脑10接口。声光报警器21经ARMlI芯片17上的I/O接口 20与ARMll芯片17相连，以声、光对异常状态进行报警。伺服控制器9通过电平转换芯片19与ARMll芯片17上的UART(通用异步收发传输器23)相连。伺服电机4配有光电编码器，提供相机移动平台的位置检测。原点传感器7标定相机支架2的初始位置、前端限位传感器5和后端限位传感器8限定相机支架2移动的最大距离。AC-DC模块24，为5V到3.3V的隔离型AC-DC，为ARMll芯片17及其外围芯片提供电源。电源管理18负责将交流220V市电25转换为系统所需的12V及5V直流电。
[0023]考虑到玻璃生产线的工业电视存在大量复杂的图像采集、数据处理，监控装置11需对相机做出闭环伺服控制，因此对处理器的处理能力有相当高的要求，一般的8位8051单片机、16位的单片机如MSP430等低端处理器几乎在此方案中几乎难以胜任。对于ARM7、ARM9处理器应用于此方案中也将是小马拉大车，力所不能及，考虑性能，本实施例采用ARMll (三星S3C6410)作为主处理器，以嵌入式2.6为软件平台，移植嵌入式操作系统替换现有的Windows操作系统，可大大提升系统稳定性、安全性。因为Linux是一个服务器上专用的操作系统，稳定性、可靠性、安全性远远优于Windows，使用它可以免受一切病毒的干扰。Linux更是一个网络操作系统，完善的TCP/IP协议栈支持，为实现数据传输给中控室监控系统提供良好的开发环境。项目采用轻量级嵌入式数据库SQLite作为历史数据的存储，采用Intel开源免费机器视觉库OpenCV为算法基础，来设计图像处理算法。
[0024]伺服控制器9采用TOSHIBA (东芝)TB6560并且进行2细分或8细分或16细分，从而达到稳定起步、柔和制动，进而完美消除“抖屏”。
[0025]本实施例的具体工作原理如下:
[0026]如图4所示，工业相机I采集到视频图像通过VGA接口芯片22传送给A/D转换器13，A/D转换器13将视频信号转换为数字信号传输给ARMll芯片17，ARMl I芯片17对数据处理后将图像数据分别传输给工业触摸屏12和远程电脑10进行显示，可点击现场工业触摸屏12上提供的触摸按钮或通过对远程电脑10的操作，将控制数据反馈给ARMll芯片17。沿丝杠3布置的位置传感器将相机支架2的位置数据传输给伺服控制器9，伺服控制器9将数据传输给ARMll芯片17，ARMll芯片17结合位置数据和工业触摸屏12或远程电脑10的控制数据后，进行位置算法，并将此算法通过伺服控制器9传输给伺服电机4，促使伺服电机4控制丝杠3转动，从而对相机支架2做出前进或后退控制，进而达到闭环控制工业相机I前进、后退的目的。
[0027]当工业触摸屏12关机状态下，ARMll芯片17会对图像进行分析，并将分析后的控制数据传输给伺服控制器9对工业相机I进行前进、后退控制。
【权利要求】
1.一种基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统，其特征在于:具有工业相机(I)、丝杠(3 )、伺服电机(4 )、监控装置(11)、工业触摸屏(12 )和远程电脑(10 )，所述丝杠(3 ) —端安装驱动丝杠转动的伺服电机(4)，丝杠(3)上经相机支架(2)安装工业相机(1)，相机支架(2)可沿丝杠(3)移动； 所述监控装置(11)通过线缆与工业相机(I)相连，对工业相机(I)采集的视频信号进行实时处理，将处理后的视频信号通过线缆传输给工业触摸屏(12)和远程电脑(10)，并接收工业触摸屏(12)和远程电脑(10)的控制信息，将控制信息通过线缆传递给伺服电机(4)，伺服电机带动丝杠(3)转动，控制相机支架(2)移动。
2.根据权利要求1所述的基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统，其特征在于:所述监控装置(11)包括伺服控制器(9)、主控板(16)、AC-DC模块(24)和声光报警器(21)，其中主控板(16)集成有ARMll芯片(17)、SDRAM及flash存储器模块(14)、电平转换芯片(19)和VGA接口芯片(22)； ARMll芯片(17)上的外部存储器接口(35)与SDRAM及flash存储器模块(14)相连，ARMll芯片上的触摸屏接口(34)和所述工业触摸屏(12)相连； ARMl I芯片(17 )分别经其上的网络接口( 15 )和I/O接口( 20 )与所述远程电脑(10 )和声光报警器(21)相连； VGA接口芯片(22) —端经线缆连接所述工业相机(1)，另一端与所述ARMll芯片(17)的A/D转换器(13)相连； 所述伺服控制器(9)通过电平转换芯片(19)与ARMll芯片(17)上的通用异步收发传输器(23)电连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统，其特征在于:沿丝杠(3)布置若干用于检测相机支架(2)位置的位置传感器，位置传感器经线缆与所述监控装置(11)相连。
4.根据权利要求3所述的基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统，其特征在于:所述位置传感器包括标定相机支架(2)初始位置的原点传感器(7)，以及限定相机支架(2)最大移动距离的前端、后端限位传感器(5，8 )。
5.根据权利要求1或2所述的基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统，其特征在于:所述监控装置(11)通过监控装置支架(6 )固定安装于丝杠(3 )末端。
6.根据权利要求1所述的基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统，其特征在于:所述工业触摸屏(12)安装于监控装置(11)上。
7.根据权利要求2所述的基于嵌入式的玻璃热端视觉监控系统，其特征在于:所述ARMll芯片(17)采用三星S3C6410 ;所述伺服控制器(9)采用东芝TB6560并且进行2细分或8细分或16细分。
【文档编号】H04N7/18GK203573133SQ201320711015
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】汪舒生, 张莹, 童敏, 杨丽萍, 王子奇, 朱恒成 申请人:轻工业自动化研究所