CN202075234U - 一种束管生产线焊缝自动识别装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种束管生产线焊缝自动识别装置。设置以TI公司的型号为TMS320DM642的DSP为控制核心；外接CCD图像传感器和视频解码芯片获取焊缝的图像信息；结合小波分析技术对图像进行分析，采用基于小波变换的图像去噪和边缘检测算法，提取出焊缝的位置坐标。本实用新型实现焊缝识别真实性好，不仅能检测出焊缝的中心位置，而且还能获得焊缝截面形状和尺寸等特征参数，有较强适用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及束管生产装置领域，具体为一种束管生产线焊缝自动识别装置。
背景技术
在制造业中，焊接是非常重要的工艺技术之一，且已经渗透到国民经济生产的各个领域，例如：机械制造、核工作、石油化工、建筑及电子等等，其应用越来越广泛。随着我国现代化建设的发展，焊接技术愈来愈重要，对其质量、应用和操作的要求也越来越高。由于机械制造安装、坡口及表面状况和热变形等不确定因素的存在，造成焊接位置偏差，因而使得焊缝识别与自动跟踪成为国内外一个比较重要的研究方向。
应用于弧焊过程焊缝识别的传感器有很多种类，有接触式传感器、电弧传感器、超声波传感器、电磁传感器、红外传感器和视觉传感器等。缝跟踪系统的两大主流传感器类型是电弧式传感器和视觉传感器。电弧传感器具有独特的优势，它的检测点就是焊接点，不存在传感器先行的问题，是完全实时的传感器；不受焊丝弯曲和磁偏吹等引起电弧偏移影响，抗光、电磁和热的干扰，成本较低，得。到了广泛的应用。但由于基于电弧传感器的系统只有在电弧点燃后才能工作，在跟踪过程中要进行摆动或旋转，而且只适用于对称接头的工件，应用范围有限。
随着计算机视觉技术的发展，视觉传感技术已应用到焊缝识别过程中，其原理就是根据传统的焊接质量调整，绝大部分都是根据焊工人眼识别来判断，视觉传感器正是模拟人眼视觉功能来获得焊缝特征信息，无需与工件接触，且焊缝跟踪与焊接质量的控制可同时进行，这种焊缝识别技术是最有发展前途的，也是未来发展的方向。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种束管生产线焊缝自动识别装置，以解决现有技术中束管生产线焊缝识别应用范围有限的问题。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种束管生产线焊缝自动识别装置，其特征在于：包括型号为TMS320DM642的DSP、安装有CCD摄像头的CCD传感器，所述DSP上电接入有电源电路、时钟电路，DSP通过EMIF接口扩展有Flash存储器及多片SDRAM芯片，还包括有视频解码芯片，所述CCD传感器的信号输出端与视频解码芯片的信号输入端电连接，所述视频解码芯片与所述DSP电连接。
所述的一种束管生产线焊缝自动识别装置，其特征在于：所述时钟电路中的晶振源输出的时钟信号为50MHz，晶振源通过一个PLL芯片ICS512倍频后向所述DSP输出200MHz时钟信号。
所述的一种束管生产线焊缝自动识别装置，其特征在于：所述视频解码芯片型号为TVP5150，视频解码芯片的SCLK接口与所述DSP的VICLK接口连接以提供时钟信号，视频解码芯片的复位信号接口与所述DSP的复位信号接口连接，视频解码芯片的I2C总线接口SCL、SDA与所述DSP的视频输入端口连接，视频解码芯片的视频输出接口与所述DSP的I2C总线接口连接，所述DSP通过I2C总线接口访问视频解码芯片的内部寄存器，
所述的一种束管生产线焊缝自动识别装置，其特征在于：所述SDRAM芯片型号为HY57V283220。
所述的一种束管生产线焊缝自动识别装置，其特征在于：所述Flash存储器型号为AM29LV320。
本实用新型束管生产线焊缝自动识别装置的特点是：
采用基于小波分析的图像去噪算法对CCD的图像进行噪声滤除，由于焊缝图像受到各种各样的噪声干扰，目标和背景的区分不够明显等。小波变换与傅里叶变换不同的是，它的基础函数是小波函数，小波函数可以根据自己的需要选择，具有时域和频域分析的条件，具有自适应调节时频窗口和空间方向的好处，故能起到很好的去噪效果。基于小波变换的图像去噪步骤主要有以下三步：（1）对二维图像信号进行小波分解。（2）对分解后的系数进行阈值化处理，在这一步，因为高频部分不仅包括有噪声信息，还包括有图像的边缘信息，所以对于分解的每一层系数选择一个合适的阈值，去除掉图像中的噪声信息。（3）对分解后的小波系数进行重构，得到去噪后的图像信息。小波变换可以将信号分解到多个不同的尺度上，利用其分辨率可变这一特性可以检测出信号中的突变点，而边缘信号就是一些突变点的组合，因此利用小波变换就可以有效地检测出图像的边缘，便可实现焊缝的识别。
本实用新型束管生产线焊缝自动识别装置的电路结构特点在于：
设置以TI公司的型号为 TMS320DM642的DSP为控制核心；采用CCD传感器获取焊缝的图像信息；DSP外接视频解码芯片对CCD的图像进行解码得到数字图像信息，输入到DSP中；DSP采用基于小波变换的图像去噪和边缘检测算法，提取出焊缝的位置坐标。
控制核心采用TI公司的DSP，通过控制视频解码芯片实现对CCD输出图像进行采集，结合并基于小波分析的图像处理方法，对焊缝进行识别。
CCD传感器选用了三洋VCC-6570P，它采用PAL制式，CCD芯片规格 1/3"，采用隔行传送方式，画面像素总共为795pixel*596pixel。CCD镜头选用了Computar公司的Tlozo513Cs镜头，它的规格为1/3"，和CD的规格相匹配。镜头安装标准为CS标准，其镜头安装基准面到焦点的距离12mm。
视频解码芯片采用TI公司的一款功耗低的视频解码器TVP5150，它可以转换NTSC/PAL/SECAM制式的视频信号，输出格式为ITU-RBT.656，支持复合视频。
本实用新型设置以TI公司的型号为TMS320DM642的DSP为控制核心；外接CCD图像传感器和视频解码芯片获取焊缝的图像信息；结合小波分析技术对图像进行分析，采用基于小波变换的图像去噪和边缘检测算法，提取出焊缝的位置坐标。
与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
1、本实用新型采用基于CCD视觉传感的图像采集方法，并结合基于小波分析的图像分析方法，焊缝识别真实性好，不仅能检测出焊缝的中心位置，而且还能获得焊缝截面形状和尺寸等特征参数，有较强适用性。
2、本实用新型具控制器采用TI公司的型号为TMS320DM642的DSP高性能处理器，可快速完成大量的图像数据处理，结合跟踪系统可完成实时的焊缝跟踪。
3、本实用新型简单实用，对基于视觉的焊缝跟踪有实用价值。
附图说明
图1为本实用新型图焊缝识别系统结构框图。
图2为本实用新型视频解码电路。
图3为本实用新型DSP时钟电路。
图4为本实用新型SDRAM接口电路。
图5为本实用新型系统Flash接口电路。
图6为本实用新型电源电路。
具体实施方式
如图1所示。本实施例中设置以TI公司的型号为TMS320DM642的DSP为控制核心；采用CCD传感器获取焊缝的图像信息；DSP外接视频解码芯片对CCD传感器的图像进行解码得到数字图像信息，输入到DSP中；结合小波分析技术对图像进行分析，采用基于小波变换的图像去噪和边缘检测算法，提取出焊缝的位置坐标。
如图2所示。本实用新型采用CCD传感器进行图像的拍摄，CCD传感器选用了三洋VCC-6570P，它采用PAL制式，CCD芯片规格l/3”，采用隔行传送方式，画面像素总共为795pixelx596pixel。CCD镜头选用了Computar公司的Tlozo513Cs镜头它的规格为123和CD的规格相匹配。镜头安装标准为CS标准，其镜头安装基准面到焦点的距离12mm。CCD通过半导体衬底上的感光小单元实现光信号到电信号的转换的，与传统的摄像机相比具有体积小、总量轻等优势，与CMOS光电传感器相比具有图像分辨率高、受噪声干扰小的优点。CCD传感器拍摄的图像是模拟信号，而处理器处理的图像信号必须是数字信号，这就需要图像的采集模块将模拟信号转换为数字信号。DM642有两个视频输入端口VP0和VP1，本实施例采用视频解码芯片TVP5150通过I2C总线与视频输入通道相连，视频解码芯片TVP5150是TI公司的一款功耗低的视频解码器，它可以转换NTSC/PAL/SECAM制式的视频信号，输出格式为ITU-RBT.656，支持复合视频。
视频解码芯片TVP5150的SCLK引脚与DSP的VICLK相连，提供时钟信号，视频解码芯片TVP5150的复位信号与DSP的复位信号相连，视频解码芯片TVP5150通过I2C总线接口SCL、SDA与DSP相连。视频解码芯片TVP5150的视频输出口与DSP的8路I2C总线相连，DSP通过I2C总线接口访问视频解码芯片TVP5150的内部寄存器。本实施例中图像采集过程如下：系统得电后首先程序从FLASH开始启动，完成系统的导入和初始化过程。DSP通过I2C对视频解码芯片TVP5150发出信号，进行图像的数字化采集，图像数据经过DSP首先存入DSP的视频端口FIFO，当达到一定的数据后发送启动信号，DSP通过DMA通道将图像数据搬移到SDRAM中以待于进一步的处理。
如图3所示。本实施例中的DSP时钟电路由图3电路具体实现，由低于30MHz以下的时钟可以采用芯片内部晶振，但是时钟频率越高，受到的干扰就越大，为了保证时钟的准确和稳定，本实施例中采用有源晶振对处理器提供时钟信号，有源晶振输出的时钟信号为50MHz，通过PLL芯片ICS512倍频后输出200MHz时钟，作为DSP的系统时钟。
如图4所示。本实施例中的DSP外部RAM存储器电路由图4电路具体实现，RAM是一种随机存储器，它的特点是读写速度较快，是所有处理器中速度最快的一种存储器，它的缺点是当电源关闭的时候数据就会丢失，因此它保存的是程序的中间数据。SDRAM是一种同步动态存储器，动态是指它通过不断的刷新阵列来保存数据。本实施例采用SDRAM存储数据，采用两片HY57V283220型SDRAM芯片，SDRAM的数据总线、地址总线和控制总线直接与DSP的EMIF接口进行连接。此系统采用的是同步时钟，芯片内部的结构划分为4Banks*1M*32Bit。
如图5所示。本实施例中的DSP外部FLASH存储器电路由图5电路具体实现， DSP通过EMIF接口进行外围存储器的扩展，EMIF接口支持8位、16位和32位的存储器扩展。本实施例采用AM29LV320型号Flash存储器，该产品是AMD公司的产品，具有21根地址线和16根数据线，支持字节和字的存储和读取方式，本实施例使用8位数据宽度，映射到CE1空间，其存储容量可以达到32Mbits。FLASH存储器的接口如图5所示，存储器接口由数据总线、地址总线和控制总线这三种总线接口组成，直接与DSP的EMIF接口进行连接。
如图6所示。本实施例中的DSP电源电路由图6电路具体实现，本系统的供电采用的是5V模块电源，由于DM42处理器的内核电压是1.4V，IO口的电压是3.3V，因此在板子上有电平转换电路。转换电路采用两片芯片MAX1951来分别产生1.4V和3.3V电压，同时采用芯片LM1117-1.8来产生1.8V电压。
Claims (5)
1.一种束管生产线焊缝自动识别装置，其特征在于：包括型号为TMS320DM642的DSP、安装有CCD摄像头的CCD传感器，所述DSP上电接入有电源电路、时钟电路，DSP通过EMIF接口扩展有Flash存储器及多片SDRAM芯片，还包括有视频解码芯片，所述CCD传感器的信号输出端与视频解码芯片的信号输入端电连接，所述视频解码芯片与所述DSP电连接。
2.根据权利要求1所述的一种束管生产线焊缝自动识别装置，其特征在于：所述时钟电路中的晶振源输出的时钟信号为50MHz，晶振源通过一个PLL芯片ICS512倍频后向所述DSP输出200MHz时钟信号。
3.根据权利要求1所述的一种束管生产线焊缝自动识别装置，其特征在于：所述视频解码芯片型号为TVP5150，视频解码芯片的SCLK接口与所述DSP的VICLK接口连接以提供时钟信号，视频解码芯片的复位信号接口与所述DSP的复位信号接口连接，视频解码芯片的I2C总线接口SCL、SDA与所述DSP的视频输入端口连接，视频解码芯片的视频输出接口与所述DSP的I2C总线接口连接，所述DSP通过I2C总线接口访问视频解码芯片的内部寄存器。
4.根据权利要求1所述的一种束管生产线焊缝自动识别装置，其特征在于：所述SDRAM芯片型号为HY57V283220。
5.根据权利要求1所述的一种束管生产线焊缝自动识别装置，其特征在于：所述Flash存储器型号为AM29LV320。
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|---|---|---|---|---|
| CN102922094A (zh) * | 2012-10-09 | 2013-02-13 | 上海工程技术大学 | 一种基于热输入的超小尺度焊缝跟踪方法 |
| CN104002054A (zh) * | 2014-06-10 | 2014-08-27 | 昆山宝锦激光拼焊有限公司 | 一种焊缝焊接质量自动检测装置 |
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| CN109175597A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-11 | 北京博清科技有限公司 | 基于焊缝宽度识别的焊接参数实时调节方法及系统 |
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