【正文】 限制特別明顯。 由于標準的DSP處理器在自身性能上存在的缺陷，從而在某種程度上促進了專門解決這種性能缺陷的ASIC設計芯片的蓬勃發(fā)展?；贒SP的處理方案采用的是DSP處理器擁有高度的流水線化的并行處理方式，在特定算法上處理速度會很快，但是其優(yōu)化運算固定且有限，并且指令執(zhí)行的順序性不能為許多算法提供設計要求所需的高性能。 從總體性能上分析，進行實時圖像采集以及對所采集的圖像進行分析、處理對整個系統(tǒng)性能的要求特別高，進行處理的數(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)中達到所需要的的性能要求。 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)進行比較的基礎上，結合FPGA和DSP的硬件結構特點，都具有各自的應用領域。硬件乘法器，乘法運算直接實現(xiàn)；多功能單元，實現(xiàn)CPU多功能單一的并聯(lián)運行單元，包括ALU，乘法器，地址發(fā)生器，使DSP能夠在相同的時間內完成更多的操作，為了提高程序的速度；精簡指令集，有利于DSP的結構簡化和減少總線結構的成本，對DSP總線和數(shù)據(jù)總線的程序，也可以接受指令和操作數(shù)，不同于傳統(tǒng)的CPU使用統(tǒng)一的進程和地址空間的馮DSP芯片在數(shù)字信號處理濾波器，卷積和FFT重復的乘法和加法運算方面做的較好。 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。另外，本系統(tǒng)能有效降低由于環(huán)境或者其他因素導致的亮度、對比度以及質量等圖像變化的影響，可以實現(xiàn)實時瓶蓋質量的高速在線檢測，以及對于瓶蓋良品、不良品的統(tǒng)計。 系統(tǒng)介紹本系統(tǒng)用于旋冠蓋質量檢測，由瓶蓋傳送帶、光學傳感器、CCD攝像頭、照射光源、信號處理卡、計算機組成。人工費用越來越貴已經是不爭事實，采用本系統(tǒng)能有效減少質檢人工，保持檢測的高效準確。高效快速的進行產品的標準檢測，提高產品的檢測效率。傳統(tǒng)檢測是檢測人員通過肉眼來進行篩別，但是這種檢測方法存在著許多不足：（1）檢測結果容易受到檢測人員的主觀因素影響；（2）檢測效率比較低；（3）微小缺陷不易查別；（4）檢測標準不一致；（5）對瓶蓋產品造成二次傷害； 本課題針對旋蓋生產中的旋蓋缺陷檢測進行了研究，該旋蓋缺陷視覺檢測系統(tǒng)，可對流水線生產旋蓋進行缺陷檢測，該系統(tǒng)可選擇缺陷類型并對其檢測標準進行參數(shù)設定，在硬件上選用穩(wěn)定的LED光源照射以及地變形率的百萬像素彩色工業(yè)攝像頭，對待檢測產品進行圖像采集，并與檢測標準圖相對比判別是否為缺陷產品，并挑選、剔除不良產品?；贔PGA技術的旋蓋表面缺陷視覺檢測系統(tǒng)的畢業(yè)設計目 錄第1章 前言 1 研究背景 1 系統(tǒng)介紹 2 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 2 本章小結 4第2章 系統(tǒng)方案設計 5 5 FPGA硬件結構設計 5 編碼模塊實現(xiàn) 6 抗干擾模塊實現(xiàn) 7 CCD相機的選擇 7 光源的選擇 8 本章小結 10第3章 系統(tǒng)軟件結構設計 11 系統(tǒng)通信模塊設計 11 CCD與計算機通信 12 FPGA與上位機的通信 12 存儲器模塊 13 控制模塊 13 本章小結 14第4章 缺陷檢測設計及實現(xiàn) 15 旋蓋位置檢測 15 15 16 16 缺陷檢測設計 17 注膠面檢測和蓋爪檢測 17 印刷面缺陷檢測 19 本章小結 19第5章 時序仿真以及檢測測試 21 FPGA模塊時序仿真 21 21 22 缺陷檢測仿真 23 25第6章 總結與展望 26 總結 26 展望 26參考文獻 28致謝 30第1章 前言隨著工業(yè)自動化的到來，科學技術的不斷發(fā)展，對產品的質量要求越越來越高，質量不僅代表公司的形象，而且更是贏得市場的首要條件。而對產品的質量更加有效以及快速的實時檢測成為一個重要的研究課題。可進行產品的計數(shù)（良品、不良品、總數(shù)等數(shù)據(jù)）。 研究背景 目前大多數(shù)瓶蓋生產企業(yè)采用人工進行旋冠蓋的質量檢測。面對市場上的幾種旋蓋缺陷檢測系統(tǒng)的不足，結合實際的工業(yè)需要，我們提出了基于FPGA的旋蓋表面缺陷視覺檢測系統(tǒng)，以滿足旋蓋生產企業(yè)的缺陷檢測要求，使得生產效率大大提高，檢測效率也大大提高。CCD攝像頭固定于傳送帶的正上方，照射光源置于傳送帶的上方，把光學傳感器置于攝像頭正下方的傳送帶旁，來用于檢測攝像頭正下方是否存在瓶蓋以及瓶蓋的位置，當光學傳感器的檢測信號觸發(fā)攝像頭，并采集位于其正下方的傳送帶上的瓶蓋的圖像，通過以太網接口將采集到的圖像數(shù)據(jù)傳送到計算機內，計算機則進行瓶蓋表面的圖像數(shù)據(jù)分析處理，如若遇到有瑕疵的瓶蓋產品，計算機將記錄的信號數(shù)據(jù)傳輸給信號處理卡，信號處理卡即作出相應的信號輸出，即控制流水線上的剔除裝置，將有瑕疵的瓶蓋剔除。本系統(tǒng)在實現(xiàn)缺陷檢測方面運用較為先進的算法，大大提高了數(shù)據(jù)處理的運算能力，并且算法的性能比較優(yōu)越，基本實現(xiàn)了設計的要求。DSP作為數(shù)據(jù)信號處理的主要芯片，是由通用CPU發(fā)展而來的，但是DSP提高了硬件的結構的發(fā)展和指令集結構發(fā)展。對于DSP一些顯著的特點，大概可以總結出以下幾方面：硬件乘法器，和更多功能單元，精簡指令集，總線結構，其特有的尋址單元，存儲器，流水處理。諾曼結構，共享程序和數(shù)據(jù)總線；特殊尋址單元，DSP地址發(fā)生器，在平行的ALU操作，地址運算不額外占用CPU時間，內存，存儲；放電參數(shù)和數(shù)據(jù)，解決競爭和訪問外部內存總線速度不匹配的問題，訪問速度，緩解了DSP數(shù)據(jù)瓶頸；流水處理，即對多個不同的操作進行重疊的執(zhí)行，從而提高了DSP程序的運行效率。針對兩種芯片的不同應用領域的圖像處理算法的角度進行了分析，從而根據(jù)圖像處理算法的計算的復雜性和算法進行分類。然而，可編程邏輯器件FPGA允許系統(tǒng)設計人運用并行處理的技術方式來實現(xiàn)圖像信號采集及處理分析的算法，并且僅僅需要單個的邏輯器件就能實現(xiàn)設計所要求的性能。通常還需要在單塊線路板上嵌入多個DSP處理器來滿足高性能的要求，以得到必需的并行處理能力，這必將增加程序資源的開銷以及數(shù)據(jù)存儲器資源的開銷。但是，這些器件往往存在較低的靈活度，反而使其局限于非常有限的領域，因此，鑒于FPGA芯片與ASIC芯片相比的很大的優(yōu)越性，從而基于FPGA的應用方案得到了廣泛的應用與發(fā)展。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換階段的時鐘周期的數(shù)目。相比而言，F(xiàn)PGA芯片可以通過定制調整提供最具實用價值且性能高、效率高的產品。除了擁有并行處理能力的優(yōu)勢之外，優(yōu)秀的FPGA設計方案還可以實現(xiàn)處理計算量較大的高端的DSP算法，同時還可以提供可編程邏輯方案所特有的靈活性的特點，以及擁有專用定制的門陣列(如ASIC)解決方案所具有的較高性能和集成度?；贔PGA的算法往往具有專