基于DSP的平网印花机自动对花检测系统的研究

摘要

纺织印染行业是我国国民经济的重要行业之一，对我国的现代化进程起着至关重要的作用。平网印花机以其大花回、高精度的特点在我国印花领域广泛使用。平网印花机在生产过程中不可避免的会产生“错花”和“跑花”现象，而现今工业现场只能通过工人用肉眼观察和手工调整。这种人工方式不仅效率不够高，而且不能够实时调整，造成了织物的浪费。现有的印花技术急需要一种全自动的对花检测装置，来改善现有状况。机器视觉由于具有高精度、高可靠性、自动化程度高，非接触性检测，不易产生疲劳等优点，在工业检测中得到了广泛的应用。机器视觉技术的不断发展和成熟，为平网印花机实现全自动对花检测，提供了解决的方法和契机。 本文提出了一种用DSP作为硬件平台，将机器视觉技术应用在平网印花机对花检测的解决方案，实现平网印花机的全自动对花检测。设计开发了以TMS320DM642 DSP芯片为核心处理器的检测系统硬件平台，针对于硬件平台开发了基于DSP/BIOS嵌入式操作系统的多任务系统软件。 在本文中首先介绍了平网印花机的发展现状，以及机器视觉技术的发展及其应用。提出了机器视觉检测系统的方案，然后分析介绍了整个检测系统的总体设计方案和工作原理，以及各个功能模块的设计思想，并根据系统需要分析选取了摄像机和现场照明方式。 本文以模块为单位，着重介绍了DM642各接口的硬件设计，并给出了各部分具体的硬件电路，同时介绍了一些在PCB设计中应该注意的一些问题和解决方法，针对检测系统的需要，研究了系统中应用的数字图像处理理论以及算法，并给出了部分实验结果，最后详细分析了TI公司的DSP/BIOS操作系统内核的组成结构和多任务参考架构，以及使用其内核进行应用程序设计的整个流程，介绍了多任务系统软件的设计思想。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2对花技术国内外现状

1.3课题来源及研究意义

1.3.1课题来源

1.3.2课题研究意义

1.4本文主要研究内容

2视觉检测系统的总体设计

2.1方案的比较

2.1.1视觉系统硬件平台的分类

2.1.2视觉系统的设计目标与方案的选取

2.2检测系统的总体结构

2.3图像捕获单元

2.3.1摄像机概述

2.3.2光源和照明方式的选取

2.4图像采集处理系统

2.4.1图像处理系统的性能指标

2.4.2图像处理系统的结构

2.5检测系统检测原理

2.6本章小结

3基于DM642图像处理系统硬件设计

3.1系统硬件总体设计

3.2 DM642介绍

3.2.1 DM642的CPU单元

3.2.2 DM642的CACHE结构

3.2.3 DM642的视频口

3.2.4 DM642的EDMA控制器

3.3图像采集模块

3.4存储器模块

3.4.1外部存储器(SDRAM)的设计

3.4.2 FLASH的设计

3.5串行通信模块

3.6复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计

3.7系统的其他部分

3.7.1电源的设计

3.7.2复位电路的设计

3.7.3时钟电路的设计

3.7.4 I2C总线的设计

3.8高速PCB设计的一般原则

3.8.1 PCB布局

3.8.2 PCB设计的电源分配的设计

3.8.3系统设计布板方法

3.9本章小结

4检测系统中图像处理理论的研究

4.1数字图像的概述

4.1.1数字图像的概念

4.1.2数字图像的数学表示

4.2图像预处理

4.2.1图像平滑滤波

4.2.2图像的二值化

4.3二值图像的形态学处理

4.3.1图像的开运算和闭运算

4.3.2图像的细化

4.4图像的边缘检测

4.5圆形目标的圆心定位

4.6本章小结

5检测系统的软件设计

5.1集成开发环境CCS概述

5.2 DSP/BIOS实时操作系统

5.2.1 DSP/BIOS中的线程

5.2.2任务间的通讯和同步

5.3参考架构的使用

5.4系统软件的总体设计

5.4.1驱动程序设计

5.4.2 DSP/BIOS的设置

5.4.3主程序工作流程

5.4.4系统初始化设计

5.5图像采集模块的实现

5.5.1图像采集模块参数的设置

5.5.2图像数据采集流程

5.5.3图像采集缓冲区管理策略

5.6串口通信任务的实现

5.6.1串行通信数据流程

5.6.2串口通信参数的设置

5.7图像处理模块的设计

5.8本章小结

6总结和展望

6.1全文总结

6.2进一步研究和展望

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢