CN103217929A

CN103217929A - 棉花异纤分拣机控制系统

Info

Publication number: CN103217929A
Application number: CN2013100772924A
Authority: CN
Inventors: 张海涛; 张世伟; 杜盟盟; 胡金波; 张元亨
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: CN103217929B

Abstract

棉花异纤分拣机控制系统，包括用于控制驱动装置进行异纤清除的主控制器MPC8245；与主控制器MPC8245的PCI总线相连的PCI插槽；用于采集图像数据的线阵相机；用于执行异纤识别算法的基于PCI总线的图像采集卡；用于显示图像数据的基于PCI总线的显示系统；用于和异纤清除驱动装置通信并基于PCI总线的串口卡。基于微控制器MPC8245的棉花异纤分拣机控制系统及控制方法，用于解决现有采用工控机的系统难以保证实时性的问题，以及采用多微控制器的系统过于复杂的问题。

Description

棉花异纤分拣机控制系统

技术领域

本发明涉及棉花异纤分拣机控制，具体地说是一种基于微控制器MPC8245的棉花异纤分拣机控制系统。

背景技术

在棉花采集过程中，原棉中混入大量的异性纤维。异性纤维(简称异纤)会影响布面的质量和染色的效果，因此如何清除异性纤维已成为棉纺织业的重要工序之一。

大多数现有的异纤清除设备使用工控机作为主控制器，通过PCI(Peripheral Component Interconnect)总线扩展图像采集卡，执行图像处理程序，确定异纤位置，驱动清除设备，完成异纤的清除。在异纤清除机中，棉花图像的采集和清除装置运行的时间间隔必须是确定的。然而，在工控机上安装的Windows操作系统安装并不是实时操作系统，所以异纤的识别和清除命令的发送之间的时间间隔并不是确定的。在这种情况下，即使系统正确识别了异纤，但并不能保证正确的清除。可见，系统产生误动作的原因是由于现有控制系统的设计方法不能保证系统在正确的时间发出正确的操作命令。

一些研究开人员提出了基于嵌入式微控制器的异纤分拣机，但多以DSP微控制器作为主控制器完成系统设计。然而，DSP虽然图像处理能力较强，但控制功能较弱，需要辅以ARM处理器或单片机，完成全部控制功能，这样就使系统组成复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微控制器MPC8245的棉花异纤分拣机控制系统及控制方法，用于解决现有采用工控机的系统难以保证实时性的问题，以及采用多微控制器的系统过于复杂的问题。

为实现发明目的，本发明的技术方案是：棉花异纤分拣机控制系统，包括用于控制驱动装置进行异纤清除的主控制器MPC8245，所述的控制器MPC8245扩展FLASH芯片，用以存储嵌入式操作系统、文件系统和应用程序；控制器MPC8245扩展SDRAM芯片，用以运行嵌入式操作系统、文件系统和应用程序；与主控制器MPC8245的PCI总线相连的PCI插槽；用于采集图像数据的线阵相机；用于执行异纤识别算法的基于PCI总线的图像采集卡，图像采集卡与线阵相机相连，接收线阵相机采集的图像数据，对图像数据进行实时处理；用于显示图像数据的基于PCI总线的显示系统；用于和异纤清除驱动装置通信并基于PCI总线的串口卡。

所述的显示系统包括显卡和显示器。

所述的显示系统包括网卡和上位机。

所述的网卡为千兆网卡。

所述的图像采集卡采用具有Cameralink总线接口的PCI 插卡。

所述的用于连接线阵相机的数据传输接口为MDR26接口。

本发明的有益效果是：本发明采用了以微控制器MPC8245为核心设计异纤分拣机。基于微控制器MPC8245扩展PCI总线后，图像采集卡采集图像数据，并通过千兆网卡将帧图像数据传至上位机或在本地的显示器上显示，使操作者可以根据图像质量调整相机参数；相机参数调整完毕后，系统进入工作状态，图像采集卡每次采集一整帧棉花图像，就执行异纤识别算法，并通过串口将异纤位置告知驱动板；驱动板完成异纤的清除。由于微控制器MPC8245上安装的嵌入式操作系统具有实时性，所以系统可以保证棉花图像的采集和清除装置运行之间的的时间间隔，从而保证了异纤的实时清除。采用本系统并运用其控制方法，能够采集棉花图像信号，传送到上位机或本地显示器用以调整相机参数，保证图像质量；在设备运行时刻根据采集的图像信号识别异纤并予以清除。以微控制器MPC8245为核心的棉花异纤分拣机控制系统，不仅解决了系统的实时性问题，而且利用市场上再售的PCI插卡，简化了系统设计。

附图说明

图1是本发明的棉花异纤分拣机控制系统框图。

具体实施方式

本发明的棉花异纤分拣机控制系统采用基于嵌入式微控制器MPC8245的设计，扩展PCI总线，分别设计或购买图像采集卡、千兆网卡、显卡和串口卡，实现不同的功能，并进行协调配合，最终完成异纤清除工作。如图1所示，棉花异纤分拣机控制系统采用如下的设计方法。

包括用于控制驱动装置进行异纤清除的主控制器MPC8245，所述的控制器MPC8245扩展８MB的FLASH芯片，用以存储嵌入式操作系统、文件系统和应用程序；控制器MPC8245扩展SDRAM芯片，用以运行嵌入式操作系统、文件系统和应用程序。

扩展PCI总线，设置与主控制器MPC8245的PCI总线相连的PCI插槽。

具有Camera Link总线的线阵相机通常采用MDR26接口，包含图像数据信息和串口信号。

采用基于PCI总线的图像采集卡，通过MDR26接口与线阵相机相连，完成棉花图像的采集；

采用基于PCI总线的千兆网卡，实现图像数据向上位机的传输；可采用基于PCI总线的显卡，实现图像数据在本地显示器上的显示。

可采用基于PCI总线的串口卡，实现与异纤清除装置驱动板的通信；

棉花异纤分拣机控制系统的控制方法是：

步骤一、线阵相机采集图像数据，将图像数据传输给图像采集卡；

步骤二、图像采集卡通过千兆网卡将帧图像数据传至上位机，或者图像采集卡将图像在显示器上显示，根据图像质量，向主控制器MPC8245发出相机参数调整命令，主控制器MPC8245通过图像采集卡的MDR26接口中的串口信号，向相机发出命令调整参数，直至相机参数调整完毕；

步骤三、相机参数调整完毕后，系统进入工作状态，图像采集卡根据每次采集的图像数据，执行异纤识别算法，并将运算得到的异纤位置信号里输送给主控制器MPC8245；

步骤四、主控制器MPC8245根据收到的异纤位置信号，控制驱动装置进行异纤的清除。

主控制器MPC8245的FLASH芯片、SDRAM芯片和PCI总线的具体的扩展方法为：

1、基于微控制器MPC8245扩展４片FLASH芯片SST39LF160，SST39LF160为2MB的16位FLASH芯片，４片共计8MB，用于存储嵌入式操作系统、文件系统和应用程序。MPC8245的FLASH接口信号与SST39LF160相关信号对应相连即可。这些信号包括地址总线信号，数据总线信号和控制信号。其中，地址总线信号包括SDMA0~SDMA10；64位数据总线信号包括高32位数据总线信号MDH0~MDH31和低32位数据总线信号MDL0~MDL31；控制信号包括片选信号RCS0#，写信号WE#，FLASH输出使能信号FOE#。

2、基于MPC8245扩展４片SDRAM芯片HY57V561620， HY57V561620为32MB的16位SDRAM芯片，４片共计128MB，用于执行程序。MPC8245的SDRAM接口信号与HY57V561620的相关信号对应相连即可。这些信号包括地址总线信号，数据总线信号和控制信号。其中，地址总线信号包括SDMA0~SDMA12和SDBA0~SDBA1；64位数据总线信号包括高32位数据总线信号MDH0~MDH31和低32位数据总线信号MDL0~MDL31；控制信号包括片选信号CS0#，数据屏蔽信号DQM0~DQM7，SDRAM行地址触发信号SDRAS, SDRAM列地址触发信号SDCAS,时钟使能信号CKE，写信号WE#，SDRAM时钟信号SDRAM_CLK0~SDRAM_CLK3。需要指出的是此处的写信号WE#和扩展FLASH芯片时所用的写信号WE#也是同一个引脚，在附图1中为了便于绘图，在扩展FLASH和SDRAM时分别给予了标注。

3、基于MPC8245扩展3个PCI插槽，分别用于图像采集卡、千兆网卡或显卡，以及串口卡。MPC8245的PCI接口信号与3个PCI插槽的相关信号对应相连即可。这些信号包括32位地址数据总线复用信号AD0~AD31，以及控制信号。控制信号包括帧周期信号FRAM#，主设备准备就绪信号IRDY#，从设备就绪信号TRDY#，设备选择信号DEVSEL#，奇偶校验信号PAR，初始化设备选择信号IDSEL#，锁定信号LOCK#，停止信号STOP#，数据奇偶校验错信号PERR#，系统错信号SERR#，中断请求信号INTA#，PCI同步时钟信号PCI_SYNC_IN，总线占用请求信号REQ0#~REQ4#，总线占用允许信号GNT0#~GNT4#，总线命令字节允许复用信号C/BE0#~C/BE4#。

完成FLASH,SDRAM和PCI扩展插槽的设计后，首先执行相机的参数调整，这个过程可以根据实际情况选择不同的工作方式。如果使用一个上位机监控多台异纤分拣机，那么就可以在PCI插槽2中插入千兆网卡，系统初始化过程如下：

MPC8245扩展的PCI插槽１插入图像采集卡，PCI插槽２插入千兆网卡，PCI插槽3插入串口卡；

图像采集卡需要采用具有Cameralink总线接口的PCI 插卡，比如北京石竹科技有限公司的CDS-CL213 Cameralink 图像采集卡，该插卡通过MDR26插座与线阵相机相连，具有Camera link总线接口，采集带宽可达200MB/S，帧捕捉频率最高可达85 MHz；

MPC8245通过图像采集卡采集完一整帧图像后，将整帧棉花图像数据通过千兆网传给上位机，上位机根据图像质量进行对比，如果不满足系统要求，向MPC8245发出相机参数调整命令，MPC8245通过MDR26接口中的串口信号调整相机参数，通过反复低调整，使相机参数符合要求；如果满足系统要求，上位机通过网络向MPC8245进入异纤清除步骤。

如果在本地监控异纤分拣机，那么就可以在PCI插槽2中插入显卡，系统初始化过程如下：

MPC8245扩展的PCI插槽１插入图像采集卡，PCI插槽２插入显卡，PCI插槽3插入串口卡；

MPC8245通过图像采集卡采集完一整帧图像后，将棉花图在本地显示器上显示，本地操作员根据图像质量通过网络向MPC8245发出相机参数调整命令，MPC8245通过MDR26接口中的串口信号调整相机参数，通过反复低调整，使相机参数符合要求；如果相机参数不需要调整，MPC8245发出控制命令，驱动驱动装置进行异纤清除。

完成相机参数调整后，即可执行清除棉花异纤的工作。过程如下：　

图像采集卡采集棉花图像，MPC8245从外扩的图像采集卡每次得到一帧棉花图像后，立即执行图像识别算法，以便识别异纤；一旦发现异纤，MPC8245通过外扩的串口卡适时直接将异纤位置传给驱动板，驱动板驱动异纤清除机构将异纤清除。

Claims

1.棉花异纤分拣机控制系统，其特征在于，包括：

用于控制驱动装置进行异纤清除的主控制器MPC8245，所述的控制器MPC8245扩展FLASH芯片，用以存储嵌入式操作系统、文件系统和应用程序；控制器MPC8245扩展SDRAM芯片，用以运行嵌入式操作系统、文件系统和应用程序；

与主控制器MPC8245的PCI总线相连的PCI插槽；

用于采集图像数据的线阵相机；

用于执行异纤识别算法的基于PCI总线的图像采集卡，图像采集卡与线阵相机相连，接收线阵相机采集的图像数据，对图像数据进行实时处理；

用于显示图像数据的基于PCI总线的显示系统；

用于和异纤清除驱动装置通信并基于PCI总线的串口卡。

2.如权利要求1所述的棉花异纤分拣机控制系统，其特征在于：所述的显示系统包括显卡和显示器。

3.如权利要求1所述的棉花异纤分拣机控制系统，其特征在于：所述的显示系统包括网卡和上位机。

4.如权利要求3所述的棉花异纤分拣机控制系统，其特征在于：所述的网卡为千兆网卡。

5.如权利要求1所述的棉花异纤分拣机控制系统，其特征在于：所述的图像采集卡采用具有Cameralink总线接口的PCI 插卡。

6.如权利要求1所述的棉花异纤分拣机控制系统，其特征在于：所述的用于连接线阵相机的数据传输接口为MDR26接口。