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　　1 自動對花檢測方法

　　平網印花機根據印制的圖案不同，通常由幾個或十幾個花回組成.欲印制精細復雜的花型圖案，除網版制作精確外，印花導帶行進的每個花回的重復精度也至關重要.一般布動式平網印花機印花導帶的驅動方式有兩種：一種是依靠液壓傳動的方式;另一種依靠伺服電機驅動印花導帶的方式.無論哪一種驅動方式都存在對花不準的問題.通常，由工人肉眼觀察印出的圖案有沒有出現“錯花”、“跑花”現象，若圖案有問題，則及時停車對印花設備進行機械調整.

　　本方案用圖像處理的方法實現自動對花檢測，較人工觀察更加準確和及時.具體實現過程是：當織物通過第一個花回時，需要印花單元在織物上印出檢測標記，以對應于花網上的印花圖案位置.在印花導帶的出布端由CCD攝像頭對檢測標記進行實時拍攝，然后將拍攝到的檢測標記的圖像，送人由DM642為核心的圖像處理系統進行實時處理，得出檢測標記坐標位置.印花起始由人工對機械裝置精確定位，因此將第一幀圖像中標記的坐標值作為參考值保存下來.當下一幀檢測標記的圖像攝人以后做同樣處理，得到此幀圖像中標記的坐標值;處理器將此值與參考值相比較得出坐標位置的偏差，包括水平和垂直兩個方向的偏差;再將此偏差轉換為導帶的偏差量，并判斷偏差量是否超過允許的范圍(平網印花機對花誤差

　　上位機接到檢測系統反饋的信號后進行實時處理.若第一種情況將導帶的調整量及時通知給導帶驅動器，由導帶驅動器對誤差做出實時調整以保證每個花回的重復精度;第二種情況，實時報警并給導帶驅動器停車信號，印花機停止工作，避免出現更多的次品布.從而完成平網印花機的全自動對花，提高了印花機的印花質量.

　　2 檢測系統硬件電路

　　檢測系統硬件電路采用模塊化設計 ，充分利用丁DM642的視頻端口和各種外部器件接口.其硬件電路主要由TMS320DM642(DM642)核心處理芯片、視頻輸入模塊、視頻輸出模塊、存儲器模塊、外圍通訊模塊以及電源模塊等模塊組成，如圖l所示.

　　2.1 核心處理芯片DM642

　　DM642是TI公司在2002年推出的一款專用圖像處理芯片.作為本系統的中央處理器，一方面將輸入的檢測標記的數字圖像信號，進行處理后得出檢測標記的實時位置;另一方面控制各個模塊協調工作，實時與上位機通汛.

　　DM642的核心頻率為600MHz，每個指令周期可并行8條32bit指令，因此速度可達4800MI/s. DM642具有兩級緩存結構，第一級包括相互獨立的數據緩存區L1D(16k)和程序緩存區LIP(16k)，使得程序和數據可以同時讀寫，進一步提高了CPU的處理速度;第二級緩存L2(256k)存儲空間，也可作為 SRAM映射到存儲空間.DM642含有64個獨立通道的EDMA控制器，負責片內L2與其他外設之間的數據高速傳輸.

　　作為專用的圖像處理芯片，DM642具有3路雙通道視頻端口Video port(VP0、VP1、VP2).三路雙通道視頻端口都是可配置的，支持多種視頻標準的輸入和顯示.在本系統中，只需要一路視頻輸入口檢測織物上的檢測標記，一路視頻輸出口將監測到的圖像以及數據輸出顯示.因此，將VPO配置為視頻輸入口， VP2配置為視頻輸出口.

　　在本系統中，外擴64bit的SDRAM、8bit的FLASH、UART和FPGA，均通過DM642的外部存儲器接口(EMIF)進行擴展.DM642的外部存儲器接口(EMIF)，能夠支持64bit、32bit、16bit、8bit的外部器件.EMIF有3個內存控制器，其中SDRAM控制器支持16MB~256MB SDRAM器件，連同可編程的同步與異步控制器控制各種同步和異步存儲設備.

　　DM642具有標準的12C總線接口，利用I2C總線連接驅動設備的控制寄存器，給驅動設備進行在線靈活的配置.此系統的設計就是用I2C總線來配置視頻解碼器，視頻編碼器.

　　2.2 視頻輸入模塊

　　視頻輸入部分主要由CCD攝像頭和視頻解碼芯片SAA7115組成，如圖2所示.

　　CCD攝像頭用來攝取檢測標記的圖像，將圖像轉換成標準的視頻流.由于檢測標記只是用來確定導帶的運行位置，不需要彩色攝像頭，故采用黑白的CCD攝像頭采集圖像.因為DSP無法對模擬信號進行處理，所以需要對模擬視頻進行A/D轉換，SAA7115就是擔任此角色.SAA7115具有場消隱期VBI的數據解碼，以及高性能的行、場尺度變換功能，并且可通過編程對其進行靈活的配置.在本系統中，SAA7115視頻輸出格式由DM642通過I2C總線對其配置決定，如設置視頻信號輸入制式、視頻信號通道選擇、視頻數據輸出格式、同步信號插入位置、亮度色度及對比度、同步信號輸入開關、視頻采集量化啟動和關閉等內部寄存器等.輸入的視頻格式配置為標準的PAL/NTSC制式.由于本系統處理的對象是256 級的灰度圖像，故輸入圖像配置為PAL制式，輸出數據編碼為標準的y：u：V=4：2：2格式(y代表亮度信息，U(Cb)代表藍色色差，V(Cr)代表紅色色差)，以ITUBT656數字碼流的形式送入DM642的VP0口進行處理.

　　2.3 視頻輸出模塊

　　顯示部分主要由顯示設備、邏輯器件FPGA和視頻編碼芯片SAA7l05組成，如圖3所示.邏輯器件FPGA用來完成高級功能，以及一些接口的邏輯控制信號.作為視頻顯示用時可以配置為不同的操作方式，在默認的方式下設置為直接通過視頻，連接到SAA7105視頻編碼器.對于OSD功能， FPGA提供了FIFOs，將視頻端口2的數據與FIFOs的數據進行混合.系統中FPGA采用Xilinx XC2S300.此芯片提供連續的編程端口，系統設計時由DM642通過這幾個編程端口對FPGA實時編程，以完成不同的配置和操作.

　　在本系統中，視頻編碼器SAA7105由DM642通過I2C總線對內部編程寄存器在線設置為PAL制式，將來自FPGA的442編碼格式的ITUBT656數字視頻流，合成模擬的PAL制式視頻信號，送入顯示設備顯示.

　　2.4 存儲器模塊

　　2.4.1 動態存儲器模塊(SDRAM) 在系統中需要對圖像信號進行實時的存儲.一幀PAL制式422編碼格式的圖像，需要的存儲空間為720×576×2=829 440(字節).DM642內部雖然有256k的二級緩存區可以作為SRAM使用，顯然還不能滿足要求，為此需要進行存儲器的外擴.

　　在本系統中外擴了兩塊4M×64bit同步動態存儲器(SDRAM)MT48LC4M32B2芯片，可以存儲可達32幀的圖像，這兩片SDRAM在DM642存儲區中統一編址，映射在DM642的外部存儲器CE0空間，首地址為0x80000000.系統工作時，首先將檢測標記的圖像存儲在SDRAM 中，需要處理時通過DMA通道從SDRAM 中，分塊讀入DM642的內部緩存區中，在處理器內部進行高速處理.SDRAM 的總線由外部PLL驅動設備控制，在133MHz的最佳狀態運行，SDRAM的刷新由DM642自動控制.

　　2.4.2 程序存儲器模塊(FLASH) 系統中可執行程序代碼遠遠超過了lk bytes，故采用外擴的程序存儲器，使其能夠有足夠的空間保存可執行程序代碼.該系統中擴展了一塊8M×8bit的FLASH 芯片AM29LV033C，用于存儲系統程序代碼，地址空間映射在 DM642的CE1空間的低位.我們采用分頁的方式來訪問存儲器，將FLASH的高三位作為頁選擇位，如圖4所示.這樣把FLASH共分為8頁，每頁為1M存儲空間，由DM642通過對邏輯器件FPGA 編程完成對每一頁存儲空間的選擇.

　　本系統中采用從片外FLASH引導的方式加載程序，片上引導機制總是從第0頁開始引導，系統的 BootLoader程序都固化在這一頁.所有8個頁面均映射到DM642的相同的地址空間0x90000000～ Ox9OOfffff.對FLASH尋址操作時，由DM642將EMIF提供的FLASH相對地址0x00000～Oxfffff，與 FPGA提供的頁地址相加，得到數據的實際存儲地址，從而實現對8M存儲空間的訪問.

　　2.5 外圍通訊模塊

　　外圍通訊模塊主要用于與上位機通訊.系統對檢測標記圖像進行實時處理后，得出導帶運行情況，并將數據通過此模塊反饋給上位機.系統采用標準的RS232串口作為通訊端口.通訊模塊中用UTAR芯片 TL16C752B將來自DM642或SDRAM 的并行數據信號轉換為串行輸出，并將輸入串行數據轉換為并行數據.串行輸出的數據再經過一個電平轉換芯片MAX3243將信號的電平轉換為標準的RS232串行數據格式，輸入到串行通訊接口和上位機進行通訊.異步串行芯片TLI6C752B與DM642的EMIF相連，DSP 通過地址譯碼可以訪問芯片的各個控制寄存器.

　　2.6 電源模塊

　　由于系統中的器件需要幾種不同的供電電壓，如DM642內核電壓為1.4V，DM642外部I/0口為 3.3V，外圍器件為5V.電源模塊采用了兩片電源芯片TPS54310完成由5V到3.3V和1.4V的轉換，3.3 V和1.4V電源之間連接肖特基二極管，保證DM642的內核和外部端口同時供電.整個系統中用到很多高速器件，需要高精度的供電以保證系統正常工作，因此在設計中采用模塊化設計，將電源部分獨立出來.有些部分如FPGA芯片和視頻輸入輸出甚至采用單獨供電，以保證給系統各部分提供穩定可靠的電源.

　　3 結束語

　　本系統采用以DSP為核心處理器，采用圖像處理技術為核心技術;實現了對平網印機對花的自動檢測，提出了一種將閉環控制方式應用到平網印花機對花的方法.該系統具有深入開發的擴展性，為進一步改進平網印花機自動控制系統和擴展該領域中機器視覺的應用提供了開發基礎和解決方法.

　　來源 李鵬飛，李 鵬，張 蕾，林成蔭 來源互聯網