【正文】 、B 兩路信號(hào)進(jìn)行倍頻或更換高分辯率編碼器。 設(shè)置信號(hào)檢測(cè)周期iClk1。如圖52所示，為主要的參數(shù)設(shè)置界面。并且結(jié)合實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的特點(diǎn)和FPGA應(yīng)用技術(shù)，我們根據(jù)實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，主要就工業(yè)實(shí)時(shí)圖像表面缺陷檢測(cè)處理系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程進(jìn)行了論述，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的旋蓋表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。 （3）在系統(tǒng)的硬件安裝過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)攝像機(jī)的固定與拆卸比較麻煩，所以可以根據(jù)具體情況對(duì)相機(jī)采用導(dǎo)軌式安裝，這樣可以方便相機(jī)的移動(dòng)和鏡頭的調(diào)整。但是系統(tǒng)還有一些不足之處，我們還需要從以下幾個(gè)方而進(jìn)行改進(jìn): (1) 本文所研究的瓶蓋缺陷檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于瓶蓋側(cè)面以及瓶蓋內(nèi)側(cè)無(wú)法做到有效的檢測(cè)，并不能對(duì)瓶蓋進(jìn)行無(wú)死角的檢測(cè)，而僅局限于檢測(cè)瓶蓋注膠面和瓶蓋印刷面的檢測(cè)，所以，我們可以從這個(gè)方面在進(jìn)行研究，升級(jí)系統(tǒng)的軟硬件，以達(dá)到對(duì)瓶蓋的全面檢測(cè)。本章還進(jìn)行了系統(tǒng)的操作界面進(jìn)行了檢測(cè)測(cè)試，通過(guò)修改檢測(cè)參數(shù)，來(lái)確定旋蓋的剔除標(biāo)準(zhǔn)，并在流水線上進(jìn)行了實(shí)物檢測(cè)，%的檢出率，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。充分證明了該模塊的功能達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。 輸出信號(hào)oport。 對(duì)采集的信號(hào)狀態(tài)變化進(jìn)行判斷； 轉(zhuǎn)化相位關(guān)系； 轉(zhuǎn)化時(shí)序關(guān)系； 輸出相應(yīng)的頻率； }Endmodule 編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)有相應(yīng)的脈沖輸出，其計(jì)數(shù)起點(diǎn)為任意設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)多圈無(wú)限累加和測(cè)量。具體闡述了檢測(cè)的原理以及缺陷檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，可以完全勝任的對(duì)于表面缺陷的檢測(cè)任務(wù)。注膠面和蓋爪檢測(cè)流程圖如圖44所示。如圖43所示為得到的圖像。在本文中，采用了Sobel算子尋找邊緣并進(jìn)行邊緣化提取處理。如圖42所示。雖然涉及的方面比較廣泛，但都對(duì)其進(jìn)行了較為詳細(xì)的參考論證。該模塊采用Verilog HDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了一個(gè)片內(nèi)的8位RAM，可存儲(chǔ)40%個(gè)單元。 3) 異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾逝c傳輸?shù)牟ㄌ芈视泻艽箨P(guān)系。當(dāng)一個(gè)8位數(shù)據(jù)在發(fā)送的過(guò)程中，busy信號(hào)即為有效，此時(shí)的TxD_start信號(hào)則被忽略掉。其中相機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信是通過(guò)以太網(wǎng)協(xié)議來(lái)進(jìn)行的通信的，該系統(tǒng)在FPGA和上位機(jī)通信方面采用的是RS232通信協(xié)議，當(dāng)通過(guò)RS232通信協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，其數(shù)據(jù)格式為一位起始位、八位數(shù)據(jù)位以及一位停止位，進(jìn)行通信的接口則使用FPGA開發(fā)板上的簡(jiǎn)單串口就可以完成設(shè)計(jì)要求。亮度可調(diào)：0100%線性亮度調(diào)節(jié),達(dá)到最佳視覺(jué)效果同時(shí)也減輕作業(yè)疲勞。(4)價(jià)格合理，體積小，重量輕，使用壽命長(zhǎng)，并且產(chǎn)生熱量少，在機(jī)器視覺(jué)中應(yīng)用廣泛。在本系統(tǒng)中對(duì)瓶蓋進(jìn)行光照分為兩種，在對(duì)瓶蓋的印刷面進(jìn)行光照的光源為L(zhǎng)ED環(huán)光照射，而在對(duì)瓶蓋注膠面的光源為球積分光源，所以，相機(jī)的成像比較良好更有利于進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的分析。CCD作為一種光數(shù)轉(zhuǎn)化的半導(dǎo)體元件，當(dāng)前在工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域，CCD相機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。該模塊具體通過(guò)利用FPGA在信號(hào)異步輸入，同步輸出的方法進(jìn)行了信號(hào)的抗干擾擾。 圖22 FPGA硬件模塊內(nèi)部實(shí)現(xiàn)框架圖 編碼模塊實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)檢測(cè)傳輸帶上蓋子的位置，該編碼器通過(guò)處理內(nèi)部接受管轉(zhuǎn)化其角度碼盤的時(shí)序和相位關(guān)系，得到其角度碼盤角度位移量增加（正方向）或減少（負(fù)方向）。攝像頭固定在傳送帶的正上方，光源置于傳送帶的上方，光學(xué)傳感器置于攝像頭正下方的傳送帶旁，用于檢測(cè)攝像頭正下方是否存在瓶蓋，由光學(xué)傳感器的檢測(cè)信號(hào)觸發(fā)攝像頭采集位于其正下方的傳送帶上的瓶蓋的圖像，所采集的瓶蓋圖像被送入計(jì)算機(jī)內(nèi)。由于FPGA系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)可編程，使檢測(cè)系統(tǒng)具有良好的靈活性，滿足不同的檢測(cè)需求。尤其在需要處理高分辨率系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，基于處理器的解決方案受到的限制特別明顯。 基于FPGA圖像采集與處理系統(tǒng)的核心器件，與傳統(tǒng)的DSP圖像采集處理系統(tǒng)進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上，結(jié)合FPGA和DSP的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，都具有各自的應(yīng)用領(lǐng)域。另外，本系統(tǒng)能有效降低由于環(huán)境或者其他因素導(dǎo)致的亮度、對(duì)比度以及質(zhì)量等圖像變化的影響，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)瓶蓋質(zhì)量的高速在線檢測(cè)，以及對(duì)于瓶蓋良品、不良品的統(tǒng)計(jì)。傳統(tǒng)檢測(cè)是檢測(cè)人員通過(guò)肉眼來(lái)進(jìn)行篩別，但是這種檢測(cè)方法存在著許多不足：（1）檢測(cè)結(jié)果容易受到檢測(cè)人員的主觀因素影響；（2）檢測(cè)效率比較低；（3）微小缺陷不易查別；（4）檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不一致；（5）對(duì)瓶蓋產(chǎn)品造成二次傷害； 本課題針對(duì)旋蓋生產(chǎn)中的旋蓋缺陷檢測(cè)進(jìn)行了研究，該旋蓋缺陷視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，可對(duì)流水線生產(chǎn)旋蓋進(jìn)行缺陷檢測(cè)，該系統(tǒng)可選擇缺陷類型并對(duì)其檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，在硬件上選用穩(wěn)定的LED光源照射以及地變形率的百萬(wàn)像素彩色工業(yè)攝像頭，對(duì)待檢測(cè)產(chǎn)品進(jìn)行圖像采集，并與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)圖相對(duì)比判別是否為缺陷產(chǎn)品，并挑選、剔除不良產(chǎn)品。 研究背景 目前大多數(shù)瓶蓋生產(chǎn)企業(yè)采用人工進(jìn)行旋冠蓋的質(zhì)量檢測(cè)。DSP作為數(shù)據(jù)信號(hào)處理的主要芯片，是由通用CPU發(fā)展而來(lái)的，但是DSP提高了硬件的結(jié)構(gòu)的發(fā)展和指令集結(jié)構(gòu)發(fā)展。然而，可編程邏輯器件FPGA允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)人運(yùn)用并行處理的技術(shù)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)采集及處理分析的算法，并且僅僅需要單個(gè)的邏輯器件就能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所要求的性能。相比而言，F(xiàn)PGA芯片可以通過(guò)定制調(diào)整提供最具實(shí)用價(jià)值且性能高、效率高的產(chǎn)品。由于FPGA工藝的發(fā)展同樣遵循摩爾定律，因此在越來(lái)越多的圖像采集和處理系統(tǒng)中，越來(lái)越多的FPGA芯片得到廣泛的應(yīng)用，基于FPGA核心的處理系統(tǒng)以更具吸引力的低成本的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)DSP系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的相同功能以及性能。PC機(jī)通過(guò)與FPGA上的進(jìn)行串口RS232通信協(xié)議從而將所采集的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽PGA硬件系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中，再經(jīng)過(guò)FPGA硬件平臺(tái)上的圖像處理算法實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的處理之后，將處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果通過(guò)再串口傳輸?shù)絇C機(jī)上。當(dāng)檢測(cè)需要提高分辯率時(shí)，可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號(hào)來(lái)進(jìn)行倍頻或更換高分辯率編碼器。 CCD上面植入的微小光敏物質(zhì)被稱作像素（Pixel）。該系統(tǒng)的圖像采集裝置則是采用了德國(guó)Basler公司的線陣CCD相機(jī)作為采集光敏器件，如圖24 CCD相機(jī)。鎢光燈光照度不均勻，容易產(chǎn)生較多的熱量。 LED 環(huán)光 沒(méi)有頻閃：LED燈為純直流供電，無(wú)頻閃，亦不會(huì)對(duì)設(shè)備（如示波器）產(chǎn)生諧波的干擾。本章在硬件的選擇方面主要參考了設(shè)計(jì)要求，包括對(duì)相機(jī)的選擇、光源特點(diǎn)的分析與選擇等等。目前，100 Mb/s的快速以太網(wǎng)已廣泛應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域，而且1Gb/s傳輸速率的以太網(wǎng)技術(shù)也越來(lái)越成熟，但是傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線最高傳輸速率也只有12Mb/s而已。這時(shí)我們需要解決的問(wèn)題是對(duì)開始位的檢測(cè)以及過(guò)濾掉有誤的開始位，這樣接收狀態(tài)機(jī)才能進(jìn)行工作。若要在FPGA上實(shí)現(xiàn)串口通信，首先必須解決的問(wèn)題就是波特率的實(shí)現(xiàn)。本文用FPGA開發(fā)軟件Quartus II 的IPCore生成工具實(shí)現(xiàn)了一個(gè)雙端口的RAM，雙端口的RAM模塊和其外部信號(hào)接口如圖33所示。該系統(tǒng)基于FPGA技術(shù)，通