【正文】 （2） 在系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，F(xiàn)PGA方面的時序還可以得到更大的優(yōu)化，另外FPGA的設(shè)計技巧也不夠嫻熟，可以從這方面著手來設(shè)計系統(tǒng)。第6章 總結(jié)與展望 總結(jié) 本文首先介紹了FPGA的發(fā)展現(xiàn)狀，并且分析了FPGA作為主要的數(shù)據(jù)分析處理的硬件的優(yōu)勢與特點，提出了基于FPGA的旋蓋表面缺陷的在線檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。 缺陷檢測仿真該系統(tǒng)可以通過對缺陷檢測系統(tǒng)的操作界面進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，來制定剔除標(biāo)準(zhǔn)。 ）；always(時鐘信號iClk) { 初始化信號； 輸入信號iport。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。在本章中，運(yùn)用到了許多的檢測方法以及先進(jìn)的檢測算法。圖44 注膠面檢測流程圖注膠面具體缺陷類型有臟點、氣泡等類型，具體實物如圖45所示。圖43 旋蓋邊緣測定采集圖像 缺陷檢測設(shè)計 注膠面檢測和蓋爪檢測由于注膠面的區(qū)域的正常部分和有缺陷的部分的光的反射率不同，往往有很大的差異。對于數(shù)字圖像的每一個像素f(i,j),考察它的上、下、左、右鄰域灰度的加權(quán)值，通過把各方向上(0176。 圖42 旋蓋配準(zhǔn)流程由于旋蓋的大小標(biāo)準(zhǔn)一定，以及蓋爪的數(shù)量一定，所以可以將這些作為識別特征點。第4章 缺陷檢測設(shè)計及實現(xiàn)為提高旋蓋表面缺陷檢測的高效以及準(zhǔn)確率，對旋蓋進(jìn)行了注膠面、蓋爪以及印刷面的缺陷視覺檢測系統(tǒng)的設(shè)計以及實現(xiàn)。FPGA的片內(nèi)RAM包括分布式RAM和嵌入式RAM（即BRAM）兩種。波特率就是每秒傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)。隨后 8位的數(shù)據(jù)信號、起始位信號以及結(jié)束位信號按順序依次發(fā)送，在本項目的編程代碼中使用狀態(tài)機(jī)來具體實現(xiàn)，其中CLK為系統(tǒng)時鐘，BaudClk為波特率時鐘。 CCD與計算機(jī)通信由于我們采用的為工業(yè)級的相機(jī)進(jìn)行對瓶蓋采集圖像，像素達(dá)到了130萬，所以對于將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大，傳輸速度要求較高，所以本系統(tǒng)采用的為以太網(wǎng)接口與相機(jī)相連。工業(yè)照明技術(shù)如圖26所示。 激光光強(qiáng)高，且彩色并且相干，可以作為光纖系統(tǒng)光源 球積分光源不會對輸出的光束強(qiáng)度和均勻度造成影響。主要光源類型和特點如下表25所示。從結(jié)構(gòu)上劃分，CCD芯片結(jié)構(gòu)分為線陣CCD和面陣CCD。 CCD相機(jī)的選擇CCD，英文全稱：Chargecoupled Device，即電荷耦合元件，也被稱為CCD圖像傳感器。增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，有相應(yīng)的脈沖輸出，其計數(shù)起點可任意設(shè)定，進(jìn)而實現(xiàn)多圈無限累加和測量。具體框架實現(xiàn)如圖21所示。當(dāng)前，F(xiàn)PGA的編程技術(shù)日趨發(fā)展成熟，其FPGA算法實現(xiàn)也較為簡單，編程容易，具有很好的可移植性和繼承性的特點。一般來說，處理器的分辨率受限于分配給濾波器的每個抽頭或者在每個轉(zhuǎn)換階段的時鐘周期的數(shù)目。針對兩種芯片的不同應(yīng)用領(lǐng)域的圖像處理算法的角度進(jìn)行了分析，從而根據(jù)圖像處理算法的計算的復(fù)雜性和算法進(jìn)行分類。本系統(tǒng)在實現(xiàn)缺陷檢測方面運(yùn)用較為先進(jìn)的算法，大大提高了數(shù)據(jù)處理的運(yùn)算能力，并且算法的性能比較優(yōu)越，基本實現(xiàn)了設(shè)計的要求?？蛇M(jìn)行產(chǎn)品的計數(shù)（良品、不良品、總數(shù)等數(shù)據(jù)）。高效快速的進(jìn)行產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)檢測，提高產(chǎn)品的檢測效率。 基于FPGA圖像采集處理系統(tǒng)與基于其他芯片系統(tǒng)的比較 目前市場上的圖像采集與處理系統(tǒng)的核心器件，一般選用的核心芯片通常為FPGA，或者為數(shù)字信號處理器（DSP，Digital Signal Processor）和專用集成電路（ASIC,Application Specific Integrated Circuit）芯片。 從總體性能上分析，進(jìn)行實時圖像采集以及對所采集的圖像進(jìn)行分析、處理對整個系統(tǒng)性能的要求特別高，進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)流量一般情況下也比較大，所以幾乎所有僅具最簡單功能的通用的DSP都不能在圖像采集以及分析處理系統(tǒng)中達(dá)到所需要的的性能要求。在DSP為核心芯片的設(shè)計方案中如需達(dá)到極限條件，則往往除了增加額外的DSP部件之外別無選擇。 隨著電子自動化的發(fā)展，以及業(yè)界的積極推動和高質(zhì)量視頻開發(fā)以及壓縮格式的不斷改進(jìn)優(yōu)化，對與圖像采集并進(jìn)行處理系統(tǒng)的運(yùn)算速度的要求也在不斷提高。 圖 21 系統(tǒng)總體框架圖系統(tǒng)的運(yùn)行方式為：首先通過CCD相機(jī)采集到需要要檢測的圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過圖像信號采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之后通過PCI總線傳輸?shù)絇C機(jī)中。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會輸出固定的脈沖，脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。CCD本身是一種半導(dǎo)體器件，它能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。其中面陣CCD主要用作于彩色或者黑白攝像，而線陣CCD在非接觸的光電檢測方面應(yīng)用的比較廣泛。表25 光源比較日光外部環(huán)境影響較大，不適合做機(jī)器視覺光源?？山档蜏y量時因探測器上的入射光源不均勻分布或光束偏移所造成的微小誤差，因此可以提高測量的準(zhǔn)確度。圖26 工業(yè)照明技術(shù)示意 本章小結(jié)本章主要描述對旋蓋缺陷檢測系統(tǒng)框架的方案設(shè)計，并對FPGA模塊進(jìn)行了內(nèi)部框架的分析和設(shè)計，其中對其編碼模塊和抗干擾模塊進(jìn)行了簡要的涉及描述。由于以太網(wǎng)為最為廣泛的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，且支持廣泛的編程語言編程，此外以太網(wǎng)通訊速率高以及資源可共享，可以對所采集的圖像可進(jìn)行保存。 2) 異步串行接收收到8位數(shù)據(jù)以及結(jié)束位后rx_data_ready，信號使能。而對于RS232的串口，其波特率不能隨意的進(jìn)行設(shè)置，只能使用標(biāo)準(zhǔn)的波特率，如4800，9600, 115200等。而從端口數(shù)上又可分為雙端口RAM和單端口RAM。通過對圖像進(jìn)行灰度化處理，確定圖像處理的窗口，利用Sobel算子和Kirsch算子進(jìn)行細(xì)化邊緣提取，確定旋蓋中心點找出旋蓋檢測半徑，并提出利用灰度圖像處理和邊緣檢測算法在缺陷以及非缺陷交界處的突變變化，檢測為缺陷點，經(jīng)實驗檢測表明，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的檢測出旋蓋的表面缺陷包括印刷面的缺陷以及蓋爪缺陷。首先，相機(jī)采集到的圖像為高分辨率的彩色圖像，若要進(jìn)行缺陷識別，則必須將旋蓋彩色圖像進(jìn)行灰度化處理，通?？捎玫姆椒椋翰噬珗D像的灰度處理: 設(shè)f(i,j)的RGB分量為(r1, g1, b1)，r = r1 / 64 * 64 g = g1 / 64 * 64 b = b1 / 64 * 64 ，這樣就得到了黑白圖像。、45176。當(dāng)進(jìn)行灰度化處理之后，旋蓋的正常部分和缺陷部分的亮度會有很大的差別，因而可以對缺陷進(jìn)行檢測。圖45 注膠面具體缺陷類型旋蓋蓋爪缺陷類型有大小不一、蓋爪缺損、蓋爪數(shù)錯、蓋爪角度錯等類型，具體實物如圖46所示。第5章 時序仿真以及檢測測試 首先由于在該系統(tǒng)中運(yùn)用了FPGA控制模塊，因此主要對編碼模塊和抗干擾模塊進(jìn)行了電路仿真，以驗證是否符合設(shè)計要求。需要提高分辯率時，可利用 90 度相位差的 A