带钢表面缺陷视觉检测系统的硬件平台设计与实现

论文摘要

近些年来,带钢表面缺陷检测技术正在向高速度、高精度以及智能化方向发展。目前,基于机器视觉的缺陷检测方法已成为国内外在该领域的研究热点。采用机器视觉的检测方案需要对大量图像数据进行实时处理,因此,实时处理大量数据的能力也就成为带钢表面缺陷检测系统的重要环节。目前,随着DSP处理器运算能力的不断提高,其在图像实时采集处理方面的应用优势也日趋明显,并被广泛的应用于各种领域。本文在充分分析带钢表面缺陷实时检测的理论方法基础上,根据一定的性能指标研究开发了一套基于DSP6000的表面缺陷硬件检测系统。本论文包含总体方案设计、硬件系统设计以及相应的底层软件模块开发。在硬件方面,设计并实现了以TMS320C6205为核心的图像处理硬件平台,该硬件平台能有效地对带钢生产线上的海量数据进行实时检测处理。系统同时考虑了面阵和线阵CCD的信号采集接口,使系统具有很好的通用性和很大的推广价值。软件方面的设计包括了系统初始化程序、SDRAM的测试程序、CPLD模块的程序、AD的I~2C配置程序以及系统PCI驱动程序框架的编写,为该系统的实际应用做了基础性的工作。另外,论文最后还分析了一种可以移植到DSP上的实时缺陷检测算法。通过对该硬件检测系统的测试,主要硬件模块均工作正常,说明了该系统设计方案是可行的。实验结果表明整个检测系统达到了设计方案中的基本要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 带钢表面缺陷检测的发展状况
• 1.2.1 国外发展状况
• 1.2.2 国内发展状况
• 1.3 DSP技术
• 1.3.1 DSP芯片的特点
• 1.3.2 TI公司C6000系列DSP介绍
• 1.3.3 TI公司C6000系列DSP在数字图像处理方面的应用
• 1.4 论文的主要工作
• 2 基于DSP的缺陷检测系统的设计方案
• 2.1 系统的设计目标
• 2.1.1 系统的功能要求
• 2.1.2 系统需要达到的性能指标
• 2.2 系统的设计方案
• 2.2.1 系统的设计方案1
• 2.2.2 系统的设计方案2
• 2.3 系统的方案的确定
• 2.4 本章小结
• 3 基于DSP的缺陷检测硬件系统的设计
• 3.1 线阵CCD图像采集模块
• 3.1.1 CCD芯片的选型
• 3.1.2 A/D转换
• 3.1.3 FIFO的选用
• 3.1.4 时序逻辑模块的设计
• 3.1.5 线阵CCD采集模块与DSP处理模块的连接
• 3.2 核心处理模块的硬件设计
• 3.2.1 主处理器模块
• 3.2.2 电源模块
• 3.2.3 存储器模块
• 3.2.4 面阵CCD采集模块
• 3.2.5 PCI通讯模块
• 3.2.6 JTAG、复位与时钟模块
• 3.3 系统的PCB板卡设计
• 3.4 本章小结
• 4 系统软件部分设计
• 4.1 DSP程序设计
• 4.1.1 系统初始化
• 4.1.2 中断响应
• 4.1.3 图像数据的搬移和处理
• 4.2 PCI驱动程序
• 4.2.1 Windows2000系统下驱动程序开发
• 4.2.2 PCI接口的WDM驱动程序设计
• 4.3 带钢表面缺陷检测算法的设计
• 4.3.1 带钢表面常见的缺陷
• 4.3.2 表面缺陷检测算法的方案设计
• 4.4 本章小结
• 5 总结和展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在攻读硕士期间所投的论文及参加的科研项目