塑料導(dǎo)爆管為了維持正常沖擊波向前傳輸,其內(nèi)壁導(dǎo)爆藥粉必須分布均勻且含量不能過高和過低。導(dǎo)爆管生產(chǎn)過程中下藥環(huán)節(jié)與成品導(dǎo)爆管檢測環(huán)節(jié)距離10m,傳統(tǒng)檢測方式具有很大的滯后性導(dǎo)致一旦出現(xiàn)藥粉含量不合格的情況會浪費(fèi)導(dǎo)爆管原材料和生產(chǎn)時間,無法滿足實(shí)時信息反饋。本文使用非接觸圖像處理檢測方式,通過高幀率攝像頭對下藥過程實(shí)時數(shù)據(jù)采集,利用連續(xù)兩幀圖像拼接技術(shù)獲取每幀圖像中包含的藥粉成像信息,并去除連續(xù)兩幀圖像中重復(fù)部分,根據(jù)獲取的藥粉成像面積計算出藥粉實(shí)際含量。本系統(tǒng)使用ZYNQ 7020開發(fā)平臺,使用Vivado HLS工具設(shè)計圖像預(yù)處理IP核,圖像首先經(jīng)可編程邏輯部分自定義硬件IP核圖像預(yù)處理模塊后將敏感區(qū)域圖像截取傳輸至處理器系統(tǒng)。在ARM端基于OpenCV庫函數(shù)對連續(xù)兩幀圖像分別基于SIFT、SURF和FAST特征提取和匹配分析,通過比較這三種特征提取、匹配的準(zhǔn)確率和耗時,最終選用FAST特征提取和基于ORB特征匹配方式得到目標(biāo)圖像,最后根據(jù)目標(biāo)圖像中藥粉面積計算出下藥機(jī)每秒下藥量。本設(shè)計方案采用軟硬協(xié)同的方式,以硬件高速并行的優(yōu)勢結(jié)合軟件靈活的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)實(shí)時檢測導(dǎo)爆管下藥機(jī)每秒下藥的藥量,具有實(shí)時性好,檢測效果穩(wěn)定等優(yōu)勢。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ565.4;TP391.41
【部分圖文】：

基于實(shí)時圖像處理的導(dǎo)爆管下藥量檢測技術(shù)研宄逡逑２總體方案介紹逡逑由于導(dǎo)爆管下藥機(jī)是基于螺旋下壓式結(jié)構(gòu)，如圖２．１所示，存儲倉中的藥粉量與逡逑旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速共同決定了下藥機(jī)單位時間內(nèi)下藥量，藥粉倉中藥粉量越大，其藥粉自重逡逑對下部分藥粉壓力越大，因此固定旋轉(zhuǎn)速度時，單位時間內(nèi)下藥量會隨藥粉量減少而逡逑變慢，此時可以加快旋轉(zhuǎn)速度使每秒下藥量保持恒定。由于旋轉(zhuǎn)軸螺紋間距一定，在逡逑某一時刻只有一個下落口，因此下落的藥粉基本呈棒狀下落，且同一平面上不會產(chǎn)生逡逑前后堆疊成像的情況。由于單粒藥粉比較輕，且下藥檢測過程不能接觸火藥粉，因此逡逑不可以使用接觸式測量方案對藥粉量進(jìn)行檢測，只能通過藥粉成像面積計算出藥粉量。逡逑Ｖ＞逡逑‘藥粉＾逡逑｜邐？邐？逡逑＜邐？逡逑？邐？逡逑ＵＵ逡逑圖２．１導(dǎo)爆管下藥原理逡逑導(dǎo)爆管下藥實(shí)時檢測方案如圖２．２，將高速ＵＳＢ攝像頭固定在垂直于藥粉下落方逡逑向

，、和實(shí)現(xiàn)ＦＰＧＡ部分ＩＰ核驅(qū)動，最終實(shí)現(xiàn)軟硬件協(xié)同操作。逡逑ｉｎｘ公司提供了基于ＧＮＵ的交叉編譯工具，如ａｒｍ－ｘｉＨｎｘ－ｌｉｎｕｘ－ｇｎｕｅａｂｉ－ｇｃｘ－ｌｉｎｕｘ－ｇｎｕｅａｂｉ－ｇｄｂ等，使用交叉編譯工具可以將程序在ＰＣ機(jī)中直接編可執(zhí)行的文件而不需要二次編譯，這樣可以在電腦虛擬機(jī)Ｕｂｕｎｔｕ系統(tǒng)下而不需要頻繁傳輸?shù)剑冢伲危验_發(fā)板中。逡逑ＮＱ７０２０開發(fā)平臺使用了邋Ｘｉｌｉｎｘ公司型號為ＺＹＮＱ７０００系列的芯片，該系理器系統(tǒng)部分ＰＳ和可編程邏輯部分ＰＬ部分，這兩個部分可以單獨(dú)運(yùn)行。邋Ｃｏｒｔｅｘ－Ａ９上能運(yùn)行Ａｎｄｒｏｉｄ、Ｌｉｎｕｘ等操作系統(tǒng)，支持靈活設(shè)計和一些頻為７６７ＭＨｚ�？删幊踢壿嫴糠质腔冢兀椋欤椋睿澹废盗屑軜�(gòu)，該系列架構(gòu)藝實(shí)現(xiàn)了高性能低功耗。其ＡＲＭ＋ＦＰＧＡ架構(gòu)通過ＡＸＩ４總線互聯(lián)，ＡＲＭ制ＦＰＧＡ中的功能模塊，實(shí)現(xiàn)ＦＰＧＡ的靈活配置和高效利用。工程上一Ｍ為處理核心，根據(jù)需求配置可編程邏輯模塊，實(shí)現(xiàn)工程上的硬件加速，果通過ＡＸＩ總線傳輸至ＡＲＭ中，既避免了邋ＡＲＭ單獨(dú)運(yùn)行算法時的串行又規(guī)避了邋ＦＰＧＡ對于某些功能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜化，將ＡＲＭ和ＦＰＧＡ協(xié)同處理能，同時又具有很強(qiáng)的靈活性，其總體框架如圖２．５所示：逡逑－－—逡逑

三個通道的數(shù)據(jù)分別分配到對應(yīng)的傳輸通道中發(fā)出去；當(dāng)接收端接收到ＨＤＭＩ串行數(shù)逡逑據(jù)時，對該數(shù)據(jù)解碼并將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，最后發(fā)送到顯示器控制端，ＨＤＭＩ逡逑原理圖如圖２．６所示：逡逑ＶＣＣ３＞／Ｓ邐ＶＣＣ３Ｋ３邐ＶＣＣＳＶ３邐ＶＣＣ３ＶＳ逡逑—＆邐脅邋＆邋Ｊ邐Ｉ逡逑！邋｜邐Ｉ邐ｊ邐Ｉ邐ｒ±邐逡逑言~栂螅漳刀玨澹紓螅劍劍ㄥ義希簀澹睿澹掊澹跡跡鰳膩危儒五危薄掊濉鰣澹у澹В赍澹誨澹櫻櫻義希危耍擔(dān)浚蓿擼櫻殄澹隋澹跡苠危五五�？逦１逦ｉ逦！逦］彮邋Ｄ；．逦}懼義希懾鍣

本文編號：2824959