孟慶里++張軍

摘 要：本文論述了基于OV7620攝像頭的小包拉線檢測(cè)的實(shí)施方案，本檢測(cè)器主要解決了不同寬窄的透明拉線和白拉線在使用過(guò)程中檢測(cè)不準(zhǔn)和誤檢等不良現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)是由VO7620高速數(shù)字?jǐn)z像頭、微處理器、觸摸屏等部分組成。通過(guò)觸摸屏可方便的修改拉線檢測(cè)器的參數(shù)，從而檢測(cè)拉線的有無(wú)和偏移。

關(guān)鍵詞：GDX1/GDX2包裝機(jī)組；拉線；OV7620；ARM

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）07-0046-02

1 引言

目前，我國(guó)卷煙廠對(duì)小包煙盒上使用的拉線檢測(cè)器主要采用透射式的光電池拉線檢測(cè)器或者是簡(jiǎn)單的光電傳感器方式，以上拉線檢測(cè)器在卷煙廠中普遍存在以下缺點(diǎn)：隨著煙草業(yè)的發(fā)展，各煙草廠家在卷煙包裝方面使用各種新的卷煙材料以適應(yīng)市場(chǎng)求新求變的需要。在拉線方面更多的所使用的各種透明拉線，白拉線等，更有甚者拉線的寬度也只有原拉線的三分之二；由于透射式的光電池拉線檢測(cè)器或者是簡(jiǎn)單的光電傳感器方式在檢測(cè)原理上存在的缺陷，對(duì)這些新型透明拉線的檢測(cè)靈敏度明顯顯得不足，甚至無(wú)法檢測(cè)，導(dǎo)致誤檢、漏檢的情況頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。另外采用透射式的光電池拉線檢測(cè)器的光源使用壽命也只有1年左右，更換頻繁，增加了維修難度。視頻拉線檢測(cè)器采用最新的OV7620高精度數(shù)字?jǐn)z像頭作為圖像采集傳感器，采用ARM單片機(jī)對(duì)采集的信息進(jìn)行圖像分析方法，可以對(duì)透明拉線、金拉線、激光燙銀、白拉線等拉線的有無(wú)、偏移等進(jìn)行的檢測(cè)，是原透射式的光電池拉線檢測(cè)器換代產(chǎn)品。

2 OV7620的特點(diǎn)

OV7620是一種高分辨率的CMOS數(shù)字圖像傳感器，有效像素單元為664（水平方向）x492（垂直方向）像素，內(nèi)部集成了感光單元和10位雙通道A/D轉(zhuǎn)換器，輸出8位圖像數(shù)據(jù)，其中：數(shù)字信號(hào)輸出Y0...Y7為亮度信號(hào)，數(shù)字信號(hào)輸出UV0...UV7為色度信號(hào)。數(shù)據(jù)輸出格式：YCrCb 16bit/8bit selectable：60Hz 16 Bit YCrCb 4：2：2 - 640x480

60Hz 8 Bit YCrCb 4：2：2 - 640x480。攝像頭主要的采樣格式有YCbCr 4：2：2（Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3 ）、YCbCr 4：2：0（一行是4：2：0的話，下一行是4：0：2）、YCbCr 4：1：1（水平方向上對(duì)色度進(jìn)行4：1抽樣）和 YCbCr 4：4：4（三個(gè)分量信息完整）。圖像格式：VGA、QVGA端口接口：RGB Raw Data Digital Output 16Bit/8Bit selectable，

CCIR601，CCIR656，ZV 端口：支持8/16 位視頻數(shù)據(jù)SCCB接口，最大速率支持400 kBit/s。YCrCB或YUV輸出格式，支持TV或監(jiān)視器顯示功能。OV7620還具有自動(dòng)增益和自動(dòng)白平衡控制，能進(jìn)行亮度、對(duì)比度、飽和度、Y校正等多種調(diào)節(jié)功能，其視頻時(shí)序產(chǎn)生電路可產(chǎn)生奇偶場(chǎng)同步（FODD）、像素同步信號(hào)（PCLK）等多種信號(hào)輸出。

3 硬件設(shè)計(jì)

視頻拉線檢測(cè)器是有OV7620數(shù)字?jǐn)z像頭、ARM微控制器STM32F407ZE、觸摸屏采用富士的TS1070series觸摸屏、電源電路等組成。其原理框圖如圖1所示。

STM32F407ZE是一款高性能的ARMCortex-M132位精簡(jiǎn)指令集的核心單片機(jī)，它的運(yùn)行頻率可高達(dá)168MHz，支持所有數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類(lèi)型，它還實(shí)現(xiàn)了全套數(shù)字信號(hào)處理器指令和內(nèi)存保護(hù)單元，提高了應(yīng)用程序的安全性。STM32F407ZE采用高速嵌入式存儲(chǔ)器，同時(shí)有多達(dá)4個(gè)字節(jié)的備份存儲(chǔ)器，它是拉線檢測(cè)器的核心。

OV7620數(shù)字?jǐn)z像頭的主要功能是采集拉線圖像信號(hào)，并對(duì)獲取的圖像信號(hào)進(jìn)行去噪濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理，處理后的數(shù)字信號(hào)送給ARMSTM32F407ZE處理器進(jìn)行二次處理。ARMSTM32F407ZE接收到來(lái)自O(shè)V7620數(shù)字圖像信號(hào)后，先存放到指定的存儲(chǔ)單元，接收完圖像信號(hào)以后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和識(shí)別，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，比較的結(jié)果以O(shè)C門(mén)的方式送到輸出電路。信號(hào)的另一路送到觸摸屏。

觸摸屏采用富士的TS1070series屏，該屏7英寸寬屏，顯示分辨率為800*480點(diǎn)，背光燈為L(zhǎng)ED，F(xiàn)ROM為10.5MB，SRAM為128KB，有6個(gè)外部通信接口，其中COM1為并口的RS-422/485接口，COM2和COM3為串口的RS-232/485（兩線）接口，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊接口及兩個(gè)USB（A型）和USB（B型）。本設(shè)計(jì)采用COM3的RS-485（兩線）接口與ARM相連，由于富士觸摸屏的內(nèi)核控制協(xié)議對(duì)用戶已經(jīng)開(kāi)放，所以ARM就相當(dāng)于PLC一樣與觸摸屏進(jìn)行人機(jī)交互。觸摸屏的任務(wù)有兩個(gè)，一是顯示拉線圖像信號(hào)，二是與ARM進(jìn)行人機(jī)交互，顯示拉線的當(dāng)前值、標(biāo)準(zhǔn)值等，也可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)置。

由于卷煙廠供給的電源是+24V，為此經(jīng)過(guò)7805穩(wěn)壓到5V給OV7620用，再利用W1117穩(wěn)壓到3.3V給STM32F407ZE用。

4 軟件設(shè)計(jì)

基于OV7620拉線檢測(cè)器的軟件設(shè)計(jì)，它包括自學(xué)習(xí)功能和數(shù)據(jù)信息處理等。系統(tǒng)的主程序模塊軟件流程圖如圖2檢測(cè)器主程序流程圖所示。

系統(tǒng)上電后，首先對(duì)VO7620和ARMSTM32F407ZE進(jìn)行初始化，然后判斷是否有自學(xué)習(xí)鍵按下，如果有則根據(jù)當(dāng)前的實(shí)時(shí)值調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)值，如果沒(méi)有自學(xué)習(xí)鍵按下，STM32F407ZE快速中斷口 EINT0 檢測(cè)到圖像幀信號(hào)時(shí)，STM32F407ZE開(kāi)始采集圖像數(shù)據(jù)，并儲(chǔ)存到數(shù)組中，圖像采集完后與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，從而輸出拉線的有無(wú)和偏移信號(hào)，供給卷包機(jī)剔除用。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，該檢測(cè)器已經(jīng)在沈陽(yáng)卷煙廠、四平卷煙廠、長(zhǎng)春卷煙廠安裝了30多臺(tái)，準(zhǔn)確率100%，具有廣泛的使用前景。

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