本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：為避免制造業(yè)注塑產(chǎn)品加工時(shí)模具由于產(chǎn)品殘留或滑塊錯(cuò)位等原因損壞,設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng),用于注塑產(chǎn)品加工的過程中模具工作情況的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。本文在設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)時(shí),利用FPGA作為主控制器,控制核心系統(tǒng)板外的各個(gè)接口模塊,將圖像數(shù)據(jù)信號(hào)的采集、處理以及傳輸過程整合在一起,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程上位機(jī)監(jiān)測(cè)端對(duì)模具狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。當(dāng)加工過程中模具出現(xiàn)異常情況時(shí),操作人員可以在遠(yuǎn)程上位機(jī)監(jiān)測(cè)端及時(shí)獲得異常報(bào)警,到達(dá)加工現(xiàn)場(chǎng)人工處理,避免模具損壞。論文對(duì)幾種常用的視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了論述和比對(duì),最終采用FPGA芯片作為整個(gè)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心控制器,通過Verilog HDL語言在Quartus Ⅱ軟件開發(fā)平臺(tái)上完成FPGA內(nèi)部邏輯模塊設(shè)計(jì),在FPGA內(nèi)部處理比對(duì)圖像傳感器采集到的模具圖像,在模具發(fā)生異常時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào),通過無線局域網(wǎng)通信傳輸,在遠(yuǎn)程上位機(jī)監(jiān)測(cè)端顯示模具工作情況,使得操作人員在遠(yuǎn)距離外實(shí)現(xiàn)對(duì)注塑過程模具的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。整個(gè)基于FPGA的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)構(gòu)成。硬件電路主要是由Altera公司的Cyclone IV系列的EP4CE6E22C8型號(hào)的FPGA芯片核心系統(tǒng)、OmniVision公司的CMOS圖像傳感器OV7670以及海凌科公司的HLK-RM04遠(yuǎn)程通信模塊組成。軟件部分包括FPGA內(nèi)部邏輯模塊設(shè)計(jì)以及上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用Quartus Ⅱ軟件做為開發(fā)平臺(tái),使用硬件邏輯編程語言Verilog設(shè)計(jì)圖像數(shù)據(jù)采集、SDRAM圖像緩存、圖像處理比對(duì)以及串口發(fā)送等FPGA內(nèi)部邏輯模塊。圖像傳感器OV7670采集到完整的圖像數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過FPGA內(nèi)部各個(gè)邏輯模塊完成緩存、比對(duì)處理工作。當(dāng)模具工作異常時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)通過HLK-RM04通信模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程上位機(jī)監(jiān)測(cè)端,操作人員可以通過監(jiān)測(cè)端軟件程序查看模具工作情況。調(diào)試結(jié)果表明,基于FPGA的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)模具的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè),該系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行,有效消除模具加工的各種潛在隱患,減少模具維護(hù)成本,提高產(chǎn)品加工、生產(chǎn)效率。
【關(guān)鍵詞】：圖像傳感器 FPGA 圖像采集 圖像處理
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN948.6
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述9-10
• 1.2 研究背景意義與主要內(nèi)容10-12
• 1.2.1 該課題國(guó)內(nèi)和國(guó)際的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 論文的研究背景11-12
• 1.2.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容12
• 1.3 論文整體框架12-13
• 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃13-24
• 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架13
• 2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)規(guī)劃13-18
• 2.2.1 微控制器選型13-15
• 2.2.2 圖像傳感器15-16
• 2.2.3 高速SDRAM存儲(chǔ)器16-17
• 2.2.4 通信模塊17-18
• 2.2.5 PCB設(shè)計(jì)方案18
• 2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)規(guī)劃18-23
• 2.3.1 FPGA開發(fā)平臺(tái)及仿真工具18-20
• 2.3.2 FPGA內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì)方案20-22
• 2.3.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)方案22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)24-36
• 3.1 FPGA核心系統(tǒng)設(shè)計(jì)24-29
• 3.1.1 FPGA芯片25-26
• 3.1.2 電源電路26-27
• 3.1.3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)27-28
• 3.1.4 下載配置和調(diào)試接口電路設(shè)計(jì)28
• 3.1.5 復(fù)位電路設(shè)計(jì)28-29
• 3.2 圖像采集電路設(shè)計(jì)29-30
• 3.3 圖像緩存電路設(shè)計(jì)30-31
• 3.4 串口發(fā)送電路設(shè)計(jì)31-32
• 3.5 硬件PCB電路板設(shè)計(jì)32-35
• 3.5.1 硬件PCB電路板的設(shè)計(jì)步驟32
• 3.5.2 硬件PCB電路板的設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮因素32-33
• 3.5.3 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)PCB功能板33-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 4 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)36-53
• 4.1 系統(tǒng)內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì)框架36
• 4.2 圖像數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)36-39
• 4.3 SDRAM圖像緩存模塊設(shè)計(jì)39-42
• 4.4 圖像處理比對(duì)模塊設(shè)計(jì)42-46
• 4.5 串口發(fā)送模塊設(shè)計(jì)46-48
• 4.6 系統(tǒng)頂層模塊設(shè)計(jì)48-49
• 4.7 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)49-52
• 4.8 本章小結(jié)52-53
• 5 系統(tǒng)調(diào)試及問題分析53-61
• 5.1 系統(tǒng)搭建與調(diào)試53-60
• 5.1.1 硬件系統(tǒng)的搭建53-54
• 5.1.2 系統(tǒng)調(diào)試54-60
• 5.2 問題分析60-61
• 6 結(jié)論61-63
• 6.1 系統(tǒng)總結(jié)61-62
• 6.2 設(shè)計(jì)的不足以及展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文66-67
• 致謝67-69

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本文編號(hào)：811995