[发明专利]一种基于机器视觉技术的钢板矫直机自动控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动化以及机器视觉技术领域，特别涉及一种基于机器视觉技术的钢板矫直机自动控制方法。

背景技术

在基于机器视觉技术的钢板矫直机自动控制系统中，板形检测信息呈带状，在进行识别前需要首先将其从背景中提取出来，并细化为一个像素的宽度，方便计算机的处理。市面上现有的视频采集卡具有体积大、功耗高、功能不易扩充等缺点，用软件实现图像处理，造成上位机负担过重，使整个控制系统实时性能下降。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于机器视觉技术的钢板矫直机自动控制方法，利用FPGA的并行处理能力，自行设计视频采集系统，并将图像处理功能用FPGA实现，以便减轻上位机的处理负担。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明板形检测信息采集系统，从硬件方面来说，系统共分为四个部分：模数转换器件SAA7113将摄像头输出的模拟视频转换成能被计算机处理的数字视频；FPGA主要完成视频数据的采集和处理等控制功能，是整个系统的核心器件；两片SRAM作为视频数据的缓冲存储器，实现隔行扫描数据的逐行存储；通过USB控制端芯片CY7C68013FX2实现视频数据的实时发送。

FPGA内部逻辑的设计分为5个模块：

(1)I2C总线控制器模块与模数转换器件SAA7113的I2C总线接口相连，利用I2C总线协议向模数转换器件SAA7113写入初始化控制字，设置其工作方式。

(2)控制信号产生模块接收从模数转换器件SAA7113输出的数字视频字节流，根据视频流中的定时基准信号SAV和EAV产生视频数据采集所需的有效行同步信号和帧存切换信号。

(3)帧存控制模块接收模数转换器件SAA7113输出的数字视频字节流，根据控制信号产生模块发出的帧存选择信号和有效行同步信号对有效视频数据进行采集和格式转换，并缓存到相应的存储器中；一帧图像转换完毕后，就将其向图像处理模块发送。

(4)图像处理模块对一帧图像进行中值滤波、边缘检测、二值化、细化等处理，最后得到可以被计算机直接识别的图像信息，向USB控制模块发送。

(5)USB控制模块接收处理后的视频数据，对其进行8位到16位的位宽转换后，控制USB设备端芯片CY7C68013向上位机发送。

本发明一种基于视觉技术的钢板矫直机自动控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤A：通过模数转换器件将钢板矫直机摄像头输出的模拟视频转换成能被计算机处理的数字视频；

步骤B：采用控制信号产生模块和帧存控制模块主要完成视频数据的采集和处理控制；利用I2C总线控制器模块与模数转换器件SAA7113的I2C总线接口相连，接收从SAA7113输出的数字视频字节流，根据控制信号产生模块发出的帧存选择信号和有效行同步信号对有效视频数据进行采集和格式转换，并缓存到相应的存储器中；

步骤C：搭建两片SRAM作为钢板矫直机视频数据的缓冲存储器，实现隔行扫描数据的逐行存储；钢板矫直机图像处理模块对一帧图像进行中值滤波、边缘检测、二值化、细化处理，最后得到能够被计算机直接识别的图像信息，向钢板矫直机USB控制模块发送；USB控制模块接收处理后的视频数据，控制USB设备端芯片CY7C68013向上位机发送，实现检测信息的空间域图像处理方法。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

1、采集部分采用缓冲存储策略，利用两片SRAM同时读写提高数据吞吐率。

2、图像处理部分采用同步FIFO实现空间域滤波的滑动窗口。

本发明设计系统能够准确测量板形的检测信息，可以达到25fps的帧率，满足实时性要求，比使用软件实现图像处理功能具有明显的优越性。附图说明

图1是本发明的板形检测信息采集系统总体结构。

图2是本发明的YUV4:2:2PAL制式图像的格式，其中图2(a)为一帧视频数据的格式，图2(b)为场有效期间的一行数据，图2(c)为定时基准信号定义。

图3是本发明的同步控制信号的产生过程，其中图3(a)为帧存切换信号的产生流程图，图3(b)为同步信号的产生流程图。

图4是本发明的SRAM控制模块内部逻辑。

图5是本发明的滑动窗口的实现。

图6是本发明的图像处理效果，其中图6(a)为原始图像，图6(b)为边缘提取合二值化后图像，图6(c)为细化后图像。

具体实施方式