CN206891989U - 纸病数据采集装置以及利用该装置的实时检测与反馈系统 - Google Patents
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Abstract
纸病数据采集装置以及利用该装置的实时检测与反馈系统，包括运动纸幅，在运动纸幅上方设置有高速相机，高速相机将收集到的信息传递给图像采集单元，图像采集单元依次与FPGA预处理模块、DSP图像处理模块相连，FPGA预处理模块还与存储器SDRAM相连，DSP图像处理模块的外部存储器接口EMIF访问外部存储器SDRAM，在运动纸幅与高速相机正下方安装有LED线性光源，DSP图像处理模块通过PCI总线和主机一相连，主机一再通过以太网和主机二通信，提取数据，主机二通过DCS控制系统从造纸现场记录和调整工艺参数，本实用新型具有高速，实时，低成本的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉卫生纸造纸病检测技术领域，尤其涉及纸病数据采集装置以及利用该装置的实时检测与反馈系统。
背景技术
近年来，随着人们生活水平的提高和科学技术的发展，我国的卫生纸造纸行业得到了快速发展。卫生纸纸张在生产的时候，会由于各种参数的设置配比问题，或者纸浆遭到污染和周围环境污染等因素产生如黑斑、孔洞、划痕、边缘裂缝、褶皱等纸病问题。而传统的人工检测方法已不能适应现在造纸机的生产速度，因为现在的造纸机速度已可达到1800m/min，并且纸病的尺寸小于1mm2，所以产生了基于机器视觉的纸病检测技术，但是由于纸病检测中图像处理过程数据量非常大、算法复杂，而纸病检测又要求实时性高，所以对计算机的要求非常高，一般都采用高速计算机，而高速计算机的价格很高，一般只有大型企业才会用到，一般的厂家不能承担，所以节约成本迫在眉睫。因此随着电子技术的进步和嵌入式系统的不断发展，基于FPGA+DSP 的纸病实时检测系统被提了出来，充分利用了DSP的数据和程序分离的哈佛结构能实现高速度的复杂的算法的优点，再加上FPGA能完成复杂的逻辑设计并且编程方便等特点，从而能实现纸病的快速实时检测，而且成本比较低。但是纸病检测后很多系统没有开发反馈系统，即尽管知道了是何种纸病，但是不知道是不是工艺参数设置的问题。因此这方面的问题也有待解决。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型旨在提供纸病数据采集装置以及利用该装置的实时检测与反馈系统，解决了成本高，反馈不及时的问题，具有高速，实时，低成本的特点。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种纸病数据采集装置，包括设置在运动纸幅2上方的高速相机 1，高速相机1将收集到的信息传递给图像采集单元5，在运动纸幅2 与高速相机1正下方安装有LED线性光源4，所述的高速相机1为多路线阵CCD相机组成，并按照一定的距离并排成一列。
所述的高速相机1设置在运动纸幅2的前进垂直方向上方。
所述纸病数据采集装置的实时检测与反馈系统，包括
与图像采集单元5连接的FPGA预处理模块6；
与FPGA预处理模块6连接的DSP图像处理模块7；
所述FPGA预处理模块6还与存储器SDRAM相连，DSP图像处理模块7的外部存储器接口EMIF访问外部存储器SDRAM；
所述DSP图像处理模块7通过PCI总线和主机一9相连，主机一 9再通过以太网和主机二10通信，提取数据，主机二10通过DCS控制系统12从造纸现场记录和调整工艺参数。
所述的主机一9和主机二10上分别连接液晶显示器一8和液晶显示器二11。
所述的图像采集单元5与FPGA预处理模块6采用AD9280模数转换器将模拟量信号转换为数字量信号送入。
所述的FPGA预处理模块6和DSP图像处理模块7之间设置FLASH 缓存器。
所述的FPGA预处理模块6主芯片为EP2S90F1020型号。
所述的DSP图像处理模块7主芯片为TMS320C6416型号。
本实用新型的有益效果：
本实用新型在运动纸幅2上方的高速相机1，可以使得拍摄清楚纸病图像，在运动纸幅2与高速相机1正下方安装有LED线性光源4 可以使拍摄更加清晰，具有结构简单，实用的特点。
附图说明
图1为装置的整体示意图。
具体实施方式
下面参照附图并结合实例详述本实用新型。
如图1所示：纸病数据采集装置的实时检测与反馈系统，包括能实现给系统提供图像的CCD相机与图像采集单元5，LED线性光源4， FPGA预处理模块6和DSP图像处理模块7，以及通过PCI连接的主机一9，和通过以太网连接的现场DCS控制系统主机二10，
CCD相机用到4组高速相机，因为现在的纸幅长有3.2m左右。它以一定高度安装在运动纸幅2的垂直方向上。
通过以太网要从现场主机二10通过DCS控制系统12中提取工艺参数，和纸病在同一软件界面中显示，并保存，实现纸病和工艺参数的对比。
DSP图像处理模块7的启动程序放在与FPGA预处理模块6相连的FLASH存储器中，这样也节约了资源，提高了效率。
采用DSP图像处理模块7为主处理器，实现了图像快速处理的同时也节约了成本，在采用FPGA预处理模块6的芯片来实现各模块的功能协调运转以及图像预处理，从而节约了资源，进一步加快了图像处理的速度，采用PCI总线实现数据和主机的快速传输，然后在图像检测的结构上增加了反馈显示系统，使图像反馈处理的主机一9再通过以外网和操作员站造纸机的主机二10相连，实现对现场造纸工艺参数的采集。从而实现了纸病的反馈和现场工艺参数的结合显示，存储，这样操作员就能通过调整工艺参数来实现纸病的减少。
纸病图像预处理。FPGA预处理模块6从SDRAM中提取步骤(3) 的图像数据，通过FPGA预处理模块6先对图像数据进行中值滤波，去除图像数据中的噪声，然后进行图像增强，采用灰度非线性变换处理方法，能得到高对比度的纸病图像。预处理结束后，FPGA处理模块6将处理后的数据缓存到与FPGA和DSP之间的FLASH缓存器中，并向DSP图像处理模块7发送中断信号。
纸病识别与分类统计处理。DSP图像处理模块7接到FPGA预处理模块6的中断信号后，从FIFO中提取数据，采用Sobel算子对纸病图像进行边缘检测，然后图像特征值提取，最后采用BP神经网络算法对纸病特征进行识别和分类。然后在FPGA预处理模块6的控制下通过PCI总线发送到主机一9。
纸病的反馈与保存。主机一9接收到传送回来的数据后，对出现的各种纸病数量进行统计，统计结果然后通过以太网从主机二10处取来的工艺参数在同一软件界面进行显示，现场操作人员可以通过查看此软件界面知道纸病的同时，也可以知道同一时间的工艺参数，因此通过对比可知道那种工艺参数的设置纸病最少，然后在液晶显示器二11的DCS控制系统12中设置参数来实现纸病的减少。
本实用新型的工作原理：
(1)启动总电源。开启主机二10，在液晶显示器二11上的DCS 控制系统12中设置造纸工艺参数，使造纸机运行起来，并同时开启主机一9，待高速相机1运行指示灯和DSP图像处理模块7运行指示灯闪烁时表示检测设备开始运行。
(2)参数设置。在液晶显示器一8上，通过软件操作界面设置高速相机1的帧率，图像大小，图像保存以及通信端口地址等参数进行设置。同时通过以太网和主机二10进行连接，从中提取工艺参数和纸病反馈数据进行整合记录在一起。
(3)纸病图像采集模块。当纸机处于高速运转时，图像采集单元 5控制高速相机1进行图像采集，并通过Camera Link接口把数据送到AD9280模数转换器进行模数转换，然后把转换后的数据在FPGA预处理模块6的控制下中传送至SDRAM存储器中，供下一步调用。
(4)纸病图像预处理，FPGA预处理模块6从SDRAM中提取步骤(3) 的图像数据，通过FPGA预处理模块6先对图像数据进行处理，预处理结束后，FPGA处理模块6将处理后的数据缓存到与FPGA和DSP之间的FLASH缓存器中，并向DSP图像处理模块7发送中断信号。
纸病识别与分类统计处理。DSP图像处理模块7接到FPGA预处理模块6的中断信号后，进行识别和分类。然后在FPGA预处理模块 6的控制下通过PCI总线发送到主机一9。
纸病的反馈与保存。主机一9接收到传送回来的数据后，进行统计，统计结果通过以太网从主机二10进行操作，然后在液晶显示器二11的DCS控制系统12中设置。
Claims (8)
1.一种纸病数据采集装置，其特征在于，包括设置在运动纸幅(2)上方的高速相机(1)，高速相机(1)将收集到的信息传递给图像采集单元(5)，在运动纸幅(2)与高速相机(1)正下方安装有LED线性光源(4)，所述的高速相机(1)为多路线阵CCD相机组成，并按照一定的距离并排成一列。
2.根据权利要求1所述的一种纸病数据采集装置，其特征在于，所述的高速相机(1)设置在运动纸幅(2)的前进垂直方向上方。
3.一种利用权利要求1所述纸病数据采集装置的实时检测与反馈系统，包括
与图像采集单元(5)连接的FPGA预处理模块(6)；
与FPGA预处理模块(6)连接的DSP图像处理模块(7)；
所述FPGA预处理模块(6)还与存储器SDRAM相连，DSP图像处理模块(7)的外部存储器接口EMIF访问外部存储器SDRAM；
所述DSP图像处理模块(7)通过PCI总线和主机一(9)相连，主机一(9)再通过以太网和主机二(10)通信，提取数据，主机二(10)通过DCS控制系统(12)从造纸现场记录和调整工艺参数。
4.根据权利要求3所述的纸病数据采集装置的实时检测与反馈系统，其特征在于，所述的主机一(9)和主机二(10)上分别连接液晶显示器一(8)和液晶显示器二(11)。
5.根据权利要求3所述的纸病数据采集装置的实时检测与反馈系统，其特征在于，所述的图像采集单元(5)与FPGA预处理模块(6) 采用AD9280模数转换器将模拟量信号转换为数字量信号送入。
6.根据权利要求3所述的纸病数据采集装置的实时检测与反馈系统，其特征在于，所述的FPGA预处理模块(6)和DSP图像处理模块(7)之间设置FLASH缓存器。
7.根据权利要求3所述的纸病数据采集装置的实时检测与反馈系统，其特征在于，所述的FPGA预处理模块(6)主芯片为EP2S90F1020型号。
8.根据权利要求3所述的纸病数据采集装置的实时检测与反馈系统，其特征在于，所述的DSP图像处理模块(7)主芯片为TMS320C6416型号。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108562548B (zh) * | 2018-01-26 | 2021-07-13 | 北京秒康智能科技有限公司 | 智能尿检马桶的颜色识别方法及其系统 |
| CN113504241A (zh) * | 2021-07-13 | 2021-10-15 | 陕西科技大学 | 一种纸病检测系统设计方法 |
| CN115561252A (zh) * | 2022-10-28 | 2023-01-03 | 四川轻化工大学 | 一种高速超宽幅纸病智能检测系统及方法 |
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