CN201459353U - 具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置 - Google Patents

具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置。作为中心测控单元的嵌入式系统的一方面通过CAN通讯总线与横机的主控模块和从控模块连接并通讯，嵌入式系统的另一方面分别与液晶显示屏、键盘、触摸屏、鼠标、CF卡、硬盘、U盘、带USB接口的多路机器视觉和基于TP/TCP协议的网络连接。本实用新型操作简便，具有友好的人机交互界面；提高了生产效率，降低了操作者的工作强度，特别是操作者不用不断地蹲下或俯下身子用肉眼来回观察织品；具有多种通讯接口和输入设备，方便花型加工文件的输入、输出和管理以及系统参数和工作参数的编辑；形成了模块化结构，方便进行扩展。

Description

具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置
技术领域
本发明涉及电脑横机技术，特别是一种具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置。
背景技术
针织业是我国传统的支柱产业，为我国国民经济的发展、出口创汇和劳动力就业等方面做出了贡献，由于其迅猛发展对针织加工设备的要求越来越高。然而，针织行业是一个传统的劳动密集型加工行业，大部分设备采用人力作为动力，或者依靠简单的电机拖动，这些机器需要大量的人力物力，每台机器均需要一名熟练的工人进行操作管理，劳动强度大、生产效率低下及废品率高，产品的质量还直接和工人熟练程度以及工人的情绪有关；同时，这些手摇系列横机只能加工一些简单或者有规律花型的衣片，难以满足丰富多彩、快速变化花型的编织生产需求。传统的针织加工设备一方面需要大量的工人作为针织服饰生产加工的劳动力；另一方面，仅靠简单的电力拖动，没有安全可靠的整体横机控制系统，对安全生产带来了隐患。随着劳动力成本的提高和市场竞争日益激烈，针织企业对针织机械自动化改造以及新型自动化加工设备需求不断增加，针织行业正逐步进入高新技术领域。电脑横机正是在这样的背景下，将传统针织机械科学同信息技术有机地结合起来，以高性能的特点为针织行业带来新的活力和跳跃性的技术变更，成为针织横机发展的主流。
电脑横机的出现极大地提高了生产效率，减轻操作者的劳动强度，并且能够更加柔性满足针对羊绒、化纤、棉纺品等众多原材料的加工需求，实现产品花式品种快速更新。但是，电脑横机与传统的机械横机一样，其织品出口都在横机的下方，如果要监控织品质量，操作者必须不断地蹲下或俯下身子用肉眼来回观察织品，带来极大地不便，特别是设备运行过程中的一些突发性故障，由于操作不方便难以连续监控造成损失或设备故障的进一步扩大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置，克服现有电脑横机其织品出口都在横机的下方，如果要监控织品质量，操作者必须不断地蹲下或俯下身子用肉眼来回观察织品，带来极大地不便，特别是设备运行过程中的一些突发性故障，由于操作不方便难以连续监控造成损失或设备故障的进一步扩大。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
本实用新型包括作为中心测控单元的嵌入式系统，液晶显示屏、键盘、触摸屏、鼠标、CF卡、硬盘、U盘、带USB接口的多路机器视觉和基于TP/TCP协议的网络；作为中心测控单元的嵌入式系统的一方面通过CAN通讯总线与横机的主控模块和从控模块连接并通讯，嵌入式系统的另一方面分别与液晶显示屏、键盘、触摸屏、鼠标、CF卡、硬盘、U盘、带USB接口的多路机器视觉和基于TP/TCP协议的网络连接。
所述嵌入式系统包括S3C2410主控芯片，显示键盘模块程序存储区，显示键盘模块数据存储区，显示键盘模块，液晶显示屏接口，键盘接口，触摸屏接口，鼠标接口，CF卡接口，硬盘接口，包括USB接口和基于TCP/IP的网络接口的各种通讯接口；显示键盘模块程序存储区，显示键盘模块数据存储区，显示键盘模块，液晶显示屏接口，键盘接口，触摸屏接口，鼠标接口，CF卡接口，硬盘接口，各种通讯接口分别与S3C2410主控芯片相连.
所述带USB接口的多路机器视觉包括BF561A芯片，三块有源晶振，CMOS图像传感器，USB控制芯片PDIUSBD12，电源芯片，USB插槽以及电容、电阻；三块有源晶振分别与BF561ADSP芯片、CMOS图像传感器，USB控制芯片PDIUSBD12相连；CMOS图像传感器，USB控制芯片PDIUSBD12，电源芯片分别与BF561ADSP芯片相连。
所述液晶显示屏接口包括74LVTH162245芯片，插座，以及电容；74LVTH162245芯片分别与插座及S3C2410主控芯片相连。
所述USB接口包括USB插槽和电阻；USB插槽通过电阻同S3C2410主控芯片相连。
所述基于TP/TCP协议的网络接口包括CS8900A网卡芯片，有源晶振，插座，网络隔离变压器E2023以及电容、电阻；插座同网络隔离变压器相连；网络隔离变压器相连分别与插座及CS8900A网卡芯片相连。CS8900A网卡芯片同隔离变压器及缓冲区74LVTH162245相连。
所述CF卡接口、硬盘接口电路包括CPLD芯片、插座，JTAG测试口，电容和电阻；插座同CPLD芯片，缓冲区74LVTH162245相连，CPLD同插座，JTAG测试口，及S3C2410主控芯片相连。
本实用新型具有的有益效果是：
1)操作简便，具有友好的人机交互界面。
2)提高了生产效率，降低了操作者的工作强度，特别是操作者不用不断地蹲下或俯下身子用肉眼来回观察织品。
3)具有多种通讯接口和输入设备，方便花型加工文件的输入、输出和管理以及系统参数和工作参数的编辑。
4)形成了模块化结构，方便进行扩展。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
图2是基于S3C2410的ARM核嵌入式系统结构框图。
图3是带USB接口的多路机器视觉电路原理图。
图4是液晶显示屏接口电路原理图。
图5是触摸屏、鼠标接口电路原理图。
图6是键盘接口电路原理图。
图7是USB接口电路原理图。
图8是基于TP/TCP协议的网络接口电路原理图。
图9是CF卡、硬盘接口电路原理图。
图中：1、嵌入式系统，2、液晶显示屏，3、键盘，4、触摸屏，5、鼠标，6、CF卡，7、硬盘，8、U盘，9、带USB接口的多路机器视觉，12、基于TP/TCP协议的网络接口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型包括作为中心测控单元的嵌入式系统1，液晶显示屏2、键盘3、触摸屏4、鼠标(5)、CF卡6、硬盘7、U盘8、带USB接口的多路机器视觉9和基于TP/TCP协议的网络10；作为中心测控单元的嵌入式系统1的一方面通过CAN通讯总线与横机的主控模块和从控模块连接并通讯，嵌入式系统1的另一方面分别与液晶显示屏2、键盘3、触摸屏4、鼠标5、CF卡6、硬盘7、U盘8、带USB接口的多路机器视觉9和基于TP/TCP协议的网络10连接。本实用新型将多路机器视觉融合到电脑横机的人机交互装置中，安装到肉眼不便观察或人体难以触及的部位，将相关图像显示到人机交互的液晶显示屏上，方便操作者监控织品质量或横机运行状态，同时为进一步实现织品质量或横机运行状态的自动监测提供硬件基础。
电脑横机的花型加工文件的输入、输出和管理以及系统参数和工作参数的编辑等通过输入设备的操作完成，相应的操作信息和横机运行信息通过液晶显示屏呈现给操作使用者，同时横机运行状况及织品加工质量通过多路机器视觉实现监控。
包括CF卡6、硬盘7以及U盘8的存储设备，分别通过CF卡接口电路、硬盘接口电路以及USB接口同嵌入式系统1中的S3C2410相连，硬盘、CF卡和U盘用于存储花型加工文件、系统参数和工作参数等。
如图2所示，作为中心测控单元的嵌入式系统1由S3C2410主控芯片，显示与键盘模块程序存储区，显示与键盘模块数据存储区，显示与键盘模块SDRAM，液晶显示屏接口，键盘接口，触摸屏接口，鼠标接口，CF卡接口，硬盘接口，包括USB和基于TCP/IP的网络接口的各种通讯接口构成。显示键盘模块程序存储区，显示与键盘模块数据存储区，显示与键盘模块SDRAM，液晶显示屏接口，键盘接口，触摸屏接口，鼠标接口，CF卡接口，硬盘接口，USB和基于TCP/IP的网络接口的各种通讯接口分别与S3C2410主控芯片相连。
液晶显示屏接口，键盘接口，触摸屏接口，鼠标接口，CF卡接口分别用于液晶显示屏，键盘，触摸屏，鼠标，CF卡与嵌入式系统1连接。USB接口用于U盘及带USB接口的多路机器视觉与嵌入式系统1连接。基于TCP/IP协议的网络接口为嵌入式系统1提供了联网功能。
显示与键盘模块程序存储区用于存放在S3C2410主控芯片中运行的程序。显示键盘模块数据存储区用于存放除程序外的数据，如系统参数、工作参数、花形加工文件等。显示与键盘模块SDRAM用于机器启动时，将显示与键盘模块程序存储区和显示键盘模块数据存储区中的程序、参数等下载到其中进行运行。
如图3所示，带USB接口的多路机器视觉9通过HUB同嵌入式系统1连接，各路图像将实时显示到液晶屏2上，实现多方位监控织品质量或横机运行状况，解决现有横机产品必须不断地蹲下或俯下身子用肉眼观察织品质量所带来的不便，进一步改善现有电脑横机的使用性能。
带USB接口的多路机器视觉由BF561ADSP芯片，三块有源晶振，CMOS图像传感器，USB控制芯片PDIUSBD12，电源芯片，USB插槽以及电容、电阻构成。三块有源晶振分别与BF561ADSP芯片、CMOS图像传感器，USB控制芯片PDIUSBD12相连。CMOS图像传感器，USB控制芯片PDIUSBD12，电源芯片分别与BF561ADSP芯片相连。
AD公司的BF561ADSP芯片作为中心测控单元，一方面处理通过CMOS图像传感器采集的图像数据，另一方面由通过PDIUSBD12控制芯片实现USB接口数据传输。CMOS图像传感器采用OmniVision公司的OV7141芯片，该图像传感器集成了640×480的VGA摄像头和图像处理器。该芯片用来采集实时图像。由于BF561ADSP芯片本身没有USB控制模块，故需外接USB控制芯片，这里USB控制芯片可以选用PHILIPS公司的PDIUSBD12芯片。电源芯片采用TPS707-33D为各芯片提供电压。
如图4所示，液晶显示屏接口电路主要由74LVTH162245芯片，插座，以及电容构成。74LVTH162245芯片分别与插座及S3C2410主控芯片相连。插座用于连接液晶显示屏，74LVTH162245芯片用于总线收发器可以减少总线上的噪音。
如图5所示，触摸屏、鼠标接口电路主要由数字场效应管FDC6321，插座及电阻、电容构成。
如图6所示，键盘接口电路主要由插座及上拉电阻构成。
如图7所示，USB接口电路主要由USB插槽及限流电阻R501、R502、R513、R514，下拉电阻R503、R504、R517、R518构成。
如图8所示，基于TP/TCP协议的网络接口电路主要由CS8900A网卡芯片，有源晶振，插座，网络隔离变压器E2023以及电容、电阻构成。插座同网络隔离变压器相连。网络隔离变压器相连分别与插座及CS8900A网卡芯片相连。CS8900A网卡芯片同隔离变压器及缓冲区74LVTH162245相连。
如图9所示，CF卡接口、硬盘接口电路主要由CPLD、插座，JTAG测试口，电容，电阻构成。插座同CPLD，缓冲区74LVTH162245相连。CPLD同插座，JTAG测试口，及S3C2410主控芯片相连。
整个装置工作过程如下：
所述的嵌入式系统一方面通过CAN总线与横机的主控、从控模块连接并通讯，另一方面与输入设备(包括键盘、鼠标和触摸屏)、液晶显示屏、存储设备以及多路机器视觉等通过相应的接口连接；电脑横机的花型加工文件的输入、输出和管理以及系统参数和工作参数的编辑等通过输入设备的操作完成，相应的操作信息和横机运行信息通过液晶显示屏呈现给操作使用者，同时横机运行状况及织品加工质量通过多路机器视觉实现监控。包括硬盘、CF卡以及U盘的存储设备分别通过硬盘读写口、CF卡读写口以及USB接口同基于嵌入式的中心测控单元相连，硬盘、CF卡和U盘用于存储花型加工文件、系统参数和工作参数等。多路机器视觉安装到电脑横机肉眼不便观察或人体难以触及的部位，将相关图像显示到人机交互的液晶显示屏上，方便操作者监控织品质量或横机运行状态，同时为进一步实现织品质量或横机运行状态的自动监测提供硬件基础。

Claims (7)

1.一种具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置，其特征在于：包括作为中心测控单元的嵌入式系统(1)，液晶显示屏(2)、键盘(3)、触摸屏(4)、鼠标(5)、CF卡(6)、硬盘(7)、U盘(8)、带USB接口的多路机器视觉(9)和基于TP/TCP协议的网络(10)；作为中心测控单元的嵌入式系统(1)的一方面通过CAN通讯总线与横机的主控模块和从控模块连接并通讯，嵌入式系统(1)的另一方面分别与液晶显示屏(2)、键盘(3)、触摸屏(4)、鼠标(5)、CF卡(6)、硬盘(7)、U盘(8)、带USB接口的多路机器视觉(9)和基于TP/TCP协议的网络(10)连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置，其特征在于：所述嵌入式系统(1)包括S3C2410主控芯片，显示键盘模块程序存储区，显示键盘模块数据存储区，显示键盘模块，液晶显示屏接口，键盘接口，触摸屏接口，鼠标接口，CF卡接口，硬盘接口，包括USB接口和基于TCP/IP的网络接口的各种通讯接口；显示键盘模块程序存储区，显示键盘模块数据存储区，显示键盘模块，液晶显示屏接口，键盘接口，触摸屏接口，鼠标接口，CF卡接口，硬盘接口，各种通讯接口分别与S3C2410主控芯片相连。
3.根据权利要求1所述的一种具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置，其特征在于：所述带USB接口的多路机器视觉(9)包括BF561A芯片，三块有源晶振，CMOS图像传感器，USB控制芯片PDIUSBD12，电源芯片，USB插槽以及电容、电阻；三块有源晶振分别与BF561ADSP芯片、CMOS图像传感器，USB控制芯片PDIUSBD12相连；CMOS图像传感器，USB控制芯片PDIUSBD12，电源芯片分别与BF561ADSP芯片相连。
4.根据权利要求2所述的一种具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置，其特征在于：所述液晶显示屏接口包括74LVTH162245芯片，插座，以及电容；74LVTH162245芯片分别与插座及S3C2410主控芯片相连。
5.根据权利要求2所述的一种具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置，其特征在于：所述USB接口包括USB插槽和电阻；USB插槽通过电阻同S3C2410主控芯片相连。
6.根据权利要求2所述的一种具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置，其特征在于：所述基于TCP/IP的网络接口包括CS8900A网卡芯片，有源晶振，插座，网络隔离变压器E2023以及电容、电阻；插座同网络隔离变压器相连；网络隔离变压器相连分别与插座及CS8900A网卡芯片相连，CS8900A网卡芯片同隔离变压器及缓冲区74LVTH162245相连。
7.根据权利要求2所述的一种具有多路机器视觉的电脑横机人机交互装置，其特征在于：所述CF卡接口、硬盘接口包括CPLD芯片、插座，JTAG测试口，电容和电阻；插座同CPLD芯片，缓冲区74LVTH162245相连，CPLD同插座，JTAG测试口，及S3C2410主控芯片相连。
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