管道内窥摄像检测系统设计

摘要

我国许多油田发生过新管材失效事故，如压裂管柱破裂等。发生事故的重要原因之一是商检时未进行内壁检查，致使外观质量虽好，内壁却有缺陷的管材通过验收并下井使用。这些管材由于加工及腐蚀的原因，在使用前后可能会出现裂纹或孔洞，致使在使用过程中，各种因素造成应力爆裂和泄漏。然而，一般情况下，管道内部往往是人们不易或不能直接接触的。因此，对于管道的检测，成为工业生产中一个非常重要的问题。 管道内窥摄像检测系统是目前用于管道检测评估最常用、有效的方法之一，该系统能迅速地检测管道内部情况并通过高清晰度显示器显示实时图像，同时也可将图像信息储存在系统硬盘上。 论文在对国内外管道内窥摄像检测系统分析的基础上，针对管道比较长而摄像检测距离有限的问题以及数据传输速率比较慢不能满足高速实时检测的需求进行分析研究，提出了一种基于模拟视频传输和双缓存接口的改进方案，并对其的软硬件设计做了详细的阐述。 硬件设计部分主要完成了基于CMOS模拟摄像头、USB以及CPLD的采集传输系统。数据缓存采用双缓存系统，保证了采集、传输的协调工作，实现了接收数据与发送数据的并行工作。 软件设计部分主要包括固件程序、USB驱动程序和应用程序的设计工作。在固件设计部分，完成了USB接口从FIFO模式下的固件设计；在驱动程序设计部分，实现了USB同步传输的驱动程序设计；在应用程序设计部分，实现了颜色空间YUV到RGB的转换设计。

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英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的提出

1.2课题的主要研究内容和主要工作

1.3论文的内容结构

第二章USB2.0的通信协议与VHDL语言

2.1 USB2.0的通信协议

2.1.1 USB体系概述

2.1.2 USB数据流模型

2.1.3 USB数据传输类型

2.2VHDL语言

2.2.1 VHDL语言

2.2.2 Quartus Ⅱ集成开发环境

第三章总体设计方案

3.1管道内窥摄像检测系统工作原理

3.2系统设计方案

3.2.1硬件系统构成

3.2.2软件系统构成

第四章系统硬件设计

4.1图像采集部分

4.1.1 CMOS模拟摄像头

4.1.2视频A/D芯片SAA7111AH

4.1.3硬件设计

4.2图像缓存部分

4.2.1视频信号

4.2.2硬件设计

4.2.3测试与仿真

4.3图像传输部分

4.3.1 USB接口芯片CY7C68013

4.3.2图像传输逻辑设计

第五章系统软件设计

5.1固件程序设计与实现

5.1.1固件程序的结构

5.1.2固件程序设计

5.2 USB驱动程序设计与实现

5.2.1 WDM驱动程序模型

5.2.2 USB驱动程序

5.2.3驱动程序开发环境

5.2.4 USB驱动程序设计

5.3应用程序设计与实现

5.3.1颜色空间变换

5.3.2应用程序设计

第六章结束语

致谢

参考文献

研究成果