一种基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的双排钢坯视觉定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的视觉双排钢坯定位装置。其技术方案是：将ＣＣＤ摄像机模块与Ａ／Ｄ转换模块的模拟输入端连接，Ａ／Ｄ转换模块的视频输出端、同步控制输出端、ＩＩＣ总线端分别与ＦＰＧＡ模块的视频输入端、同步控制输入端、ＩＩＣ总线端连接，ＦＰＧＡ模块的视频输出端、地址端、ＤＳＰ通信控制端分别与ＤＳＰ模块的数据端、地址端、ＤＳＰ通信控制端连接，ＤＳＰ模块的电机控制输出端与电机驱动模块的电机控制输入端连接，电机驱动模块的驱动控制输出端与钢坯轨道同步电机的驱动控制输入端连接。该装置具有系统响应速度快、数据处理速度高、系统的体积小、定位精度高、现场工作可靠、易于嵌入原有控制系统的特点。

Double row billet visual positioning device based on DSP and FPGA

The invention relates to a vision double row steel billet positioning device based on DSP and FPGA. The technical proposal is that the CCD camera module and A / D conversion module of the analog input terminal connected with A / D conversion module, video output, synchronous control output, IIC bus terminal is respectively connected with the FPGA module of the video input, synchronous control input, the IIC bus is connected with the FPGA module of the video output end, end address, DSP communication control terminal is respectively connected with the DSP module of the data terminal, terminal address, DSP communication control terminal connected with motor control drive motor control module input DSP output module and the motor is connected with the motor drive control drive control input output and the synchronous motor module of the billet rail end connection. The device has the characteristics of fast response, high data processing speed, small system size, high positioning accuracy, reliable field work and easy to embed in the original control system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业加热炉视觉定位装置。尤其涉及一种基于DSP和FPGA的工业加热炉视 觉双排钢坯定位装置。技术背景在工业生产过程中，存在大量需要准确定位和测量的工序，如轧钢过程中的工业热炉内 钢坯定位问题，钢材在轧制前必须经过加热炉工序。其目的是提高钢坯塑性、降低变形抗力 以及改善金属内部组织性能，以满足后续轧制加工的要求，加热炉的运行状况直接影响钢材 质量和产量。钢坯在加热炉采用双排布料的目的是充分利用能源、提高产量。正常生产过程中，进入 加热炉的钢坯不允许并列钢坯相互粘连，还必须保证钢坯不碰撞炉壁。但是炉内冗余空间小， 故炉内钢坯定位是该工序的技术难点之一。由于加热炉内温度在30(TC 175(TC之间变化， 传统的定位方式，如机械挡板、光电计数、位置变送器和人工监控等方法，虽然测量方法简 单，但是存在定位精度低、设备维护成本高、要求加热炉内有足够的冗余空间等问题，例如 "钢坯定位控制系统在步进梁式加热炉中的应用"(崔魏莱芜钢铁集团有限公司自动化部钢 区维护车间测控自动化2004.2)和"步进梁式加热炉钢坯定位控制系统"(王大幾，段方民， 王峰莱芜钢铁集团有限公司自动化部冶金自动化2002.4)采用推钢机位置变送器的钢坯定 位测量方式，由于位置变送器测量步距和步进梁的设定步距有误差，在控制过程中要对步进 梁的执行步距作补偿，而且位置变送器还要定期检査，否则会引起定位不准钢坯被卡在加热 炉内的故障。机器视觉是一种准确度和低成本兼容的生产过程检测技术，在工业生产领域得 到了较广泛的应用。目前工业上使用的机器视觉系统绝大多数仍然是纯软件的设计，即机器视觉系统由PC 控制计算机、图像采集卡、以及相应的I/0板组成。图像的处理和分析软件都是基于PC机开发的，例如"基于视觉的复杂工业生产过程智能控制系统"(张勇，董吉文，陈月辉济南大 学信息科学与工程学院控制工程2004.3)是由一台PC机、封闭式照明系统、两个彩色CCD摄像机和图像采集卡组成；"一种用于加热炉内的钢坯定位控制装置"(方康玲，刘新海，陈 国年技术专利CN2636177Y 2004)采用了一种由计算机、图像釆集卡、摄像机、1/0板、控制继电器等组成的加热炉控制装置。这种视觉系统存在实时响应速度慢、体积庞大、系统通用性差、与原有的控制系统的可嵌入性差等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种系统响应速度快、数据处理速度高、系统的体积小、定位精度 高、现场工作可靠、易于嵌入原有控制系统的基于DSP和FPGA视觉双排钢坯定位装置。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是FPGA模块由用Verilog硬件描述语言编 写的视频输入模块、主逻辑控制模块、图像预处理模块、视频输出模块组成，DSP模块由用 C语言编写的定位模块、驱动控制模块组成。将CCD摄像机模块通过同轴电缆与A/D转换模块的模拟输入端连接；A/D转换模块的 视频输出端与FPGA模块的视频输入端连接，A/D转换模块的同步控制输出端与FPGA模块 的同步控制输入端连接，A/D转换模块的IIC总线端与FPGA模块的IIC总线端连接；FPGA 模块的视频输出端与DSP模块的数据端连接，FPGA模块的地址端与DSP模块的地址端连接， FPGA模块的DSP通信控制端与DSP模块的DSP通信控制端连接；DSP模块的电机控制输出端 与电机驱动模块的电机控制输入端连接，电机驱动模块的驱动控制输出端与钢坯轨道同步电 机的驱动控制输入端连接。FPGA模块的SDRAM数据端、SDRAM地址输出端、SDRAM控制输出端分别与相应 的SDRAM模块的数据端、地址输入端、控制输入端连接，FPGA模块的SDRAM1数据端、 SDRAM1地址输出端、SDRAM1控制输出端分别与相应的SDRAM1模块的数据端、地址输 入端、控制输入端连接，FPGA模块的时钟输入端与时钟模块时钟输出端连接，FPGA模块的 复位输入端与复位开关模块的复位端连接。DSP模块的SDRAM2控制输出端、SDRAM2数据端、SDRAM2地址输出端分别与相应 的SDRAM2模块的控制输入端、数据端、地址输入端连接，DSP模块的FLASH控制输出端、 FLASH数据端、FLASH地址输出端分别与相应的FLASH模块的控制输入端、数据端、地址 输入端连接，DSP模块的时钟输入端与时钟模块2的时钟输出端连接，DSP模块的复位输入 端与复位开关模块的复位端连接，DSP模块的传感器输入端与传感器模块的输出端连接。在FPGA模块中，主逻辑控制模块由时钟分频模块、同步和控制模块、地址发生模块组 成。其中主逻辑控制模块的时钟分频模块的时钟输入端CLK与时钟模块的时钟输出端CLK连 接，时钟分频模块的时钟输出端CLK1分别与主逻辑控制模块的地址发生模块、同步和控制 模块的时钟输入端CLK1连接，时钟分频模块的时钟输出端CLK1分别与FPGA模块的视频 输入模块、图像预处理模块、视频输出模块的时钟输入端CLK1连接，时钟分频模块的同步 场频输出端LLC2与视频输出模块的同步场频输入端LLC2连接。主逻辑控制模块的同步和控制模块的同歩场频输入端LLC、同步水平输入端HS、同步 垂直输入端VS分别与相应的A/D转换模块的同步场频输出端LLC、同步水平输出端HS、 同步垂直输出端VS连接，同步和控制模块的复位端RESET与复位开关模块的复位输出端RESET连接，同步和控制模块的DSP初始化输入端INIT、 DSP请求输入端DSP—ReQ、 DSP 读写输入端DSP一R分别与相应的DSP模块的初始化端INIT、请求端DSP—ReQ、读写端DSP—R 连接，同步和控制模块的准备输出端READY1与DSP模块的准备输入端READY1连接，同 步和控制模块的复位输出端RESET1分别与主逻辑控制模块的地址发生模块、时钟分频模块 的复位输入端RESET1连接，同步和控制模块的复位输出端RESET1分别与FPGA模块的视 频输入模块、视频输出模块、图像预处理模块的复位输入端RESET1连接，同步和控制模块 的读写输出端R/W、准备输入端READY分别与图像预处理模块的读写输入端R/W、准备输 出端READY连接，同步和控制模块的同步移位输出端TCLK与视频输入模块的同步移位输 入端TCLK连接，同步和控制模块的同步输出端HS1、VS1与地址发生模块的同步输入端HS1、 VS1连接。主逻辑控制模块的地址发生模块的地址输出端A与图像预处理模块的地址输入端 A连接。在FPGA模块中，视频输入模块由IIC控制器模块、FIF01模块、FIF02模块、移位寄 存器模块组成。其中视频输入模块的IIC控制器模块的命令输入端CMD与主逻辑控制模块的命令输出端 CMD连接;IIC控制器模块的IIC总线端SCL、SDA与相应的A/D转换模块的IIC总线端SCL、 SDA连接，IIC控制器模块的复位输入端RESETl、时钟输入端CLK1分别与主逻辑控制模块 的复位输出端RESET1、时钟输出端CLK1连接。视频输入模块的移位寄存器模块的视频输入端VPO与A/D转换模块的视频输出端 VPO连接，移位寄存器模块的移位输出端DYl与FIFOl模块的移位输入端DYl 连接，移位寄存器模块的移位输出端DA1与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的双排钢坯视觉定位装置，其特征在于ＦＰＧＡ模块由用Ｖｅｒｉｌｏｇ硬件描述语言编写的视频输入模块、主逻辑控制模块、图像预处理模块、视频输出模块组成，ＤＳＰ模块由用Ｃ语言编写的定位模块、驱动控制模块组成；将ＣＣＤ摄像机模块通过同轴电缆与Ａ／Ｄ转换模块的模拟输入端连接；Ａ／Ｄ转换模块的视频输出端与ＦＰＧＡ模块的视频输入端连接，Ａ／Ｄ转换模块的同步控制输出端与ＦＰＧＡ模块的同步控制输入端连接，Ａ／Ｄ转换模块的ＩＩＣ总线端与ＦＰＧＡ模块的ＩＩＣ总线端连接；ＦＰＧＡ模块的视频输出端与ＤＳＰ模块的数据端连接，ＦＰＧＡ模块的地址端与ＤＳＰ模块的地址端连接，ＦＰＧＡ模块的ＤＳＰ通信控制端与ＤＳＰ模块的ＤＳＰ通信控制端连接；ＤＳＰ模块的电机控制输出端与电机驱动模块的电机控制输入端连接，电机驱动模块的驱动控制输出端与钢坯轨道同步电机的驱动控制输入端连接；ＦＰＧＡ模块的ＳＤＲＡＭ数据端、ＳＤＲＡＭ地址输出端、ＳＤＲＡＭ控制输出端分别与相应的ＳＤＲＡＭ模块的数据端、地址输入端、控制输入端连接，ＦＰＧＡ模块的ＳＤＲＡＭ１数据端、ＳＤＲＡＭ１地址输出端、ＳＤＲＡＭ１控制输出端分别与相应的ＳＤＲＡＭ１模块的数据端、地址输入端、控制输入端连接，ＦＰＧＡ模块的时钟输入端与时钟模块时钟输出端连接，ＦＰＧＡ模块的复位输入端与复位开关模块的复位端连接；ＤＳＰ模块的ＳＤＲＡＭ２控制输出端、ＳＤＲＡＭ２数据端、ＳＤＲＡＭ２地址输出端分别与相应的ＳＤＲＡＭ２模块的控制输入端、数据端、地址输入端连接，ＤＳＰ模块的ＦＬＡＳＨ控制输出端、ＦＬＡＳＨ数据端、ＦＬＡＳＨ地址输出端分别与相应的ＦＬＡＳＨ模块的控制输入端、数据端、地址输入端连接，ＤＳＰ模块的时钟输入端与时钟模块２的时钟输出端连接，ＤＳＰ模块的复位输入端与复位开关模块的复位端连接，ＤＳＰ模块的传感器输入端与传感器模块的输出端连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方康玲，陈伟，刘新海，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]