基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)。本實用新型的目的是提供一種基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案是：其特征在于：具有工業(yè)相機、絲杠、伺服電機、監(jiān)控裝置、工業(yè)觸摸屏和遠程電腦，所述絲杠一端安裝驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動的伺服電機，絲杠上經(jīng)相機支架安裝工業(yè)相機，相機支架可沿絲杠移動；所述監(jiān)控裝置通過線纜與工業(yè)相機相連，對工業(yè)相機采集的視頻信號進行實時處理，將處理后的視頻信號通過線纜傳輸給工業(yè)觸摸屏和遠程電腦，并接收工業(yè)觸摸屏和遠程電腦的控制信息，將控制信息通過線纜傳遞給伺服電機，伺服電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，控制相機支架移動。本實用新型適用于玻璃生產(chǎn)線工業(yè)電視測控【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說明】基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)。適用于玻璃生產(chǎn)線工業(yè)電視測控【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，熔窯、錫槽高溫工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試需一人根據(jù)中控室內(nèi)工業(yè)電視所顯示的窯內(nèi)圖像，來指揮等在窯爐邊的工作人員對小車進退位置的調(diào)整，這使得人工操作的準確性低、操作的靈活性差，小車進退的穩(wěn)定性差，且人工操作帶來的“抖屏”、以及由小車“抖屏”帶來的“異物入池”還會帶來重大事故；在對錫槽內(nèi)的拉邊機進行監(jiān)控時，存在當自動變焦鏡頭無法采集到最佳拉邊機工件運行狀況時，視頻信號不能及時反饋給小車，對小車做出進退位置指示，小車位置控制的實時性較差導致對錫槽內(nèi)拉邊機的監(jiān)測存在一定不足，進而影響拉邊機的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:針對上述存在的問題，提供一種基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)，以避免“抖屏”現(xiàn)象發(fā)生，解決現(xiàn)有高溫工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的準確性差、靈活性差、穩(wěn)定性差、實時性差的問題。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:具有工業(yè)相機、絲杠、伺服電機、監(jiān)控裝置、工業(yè)觸摸屏和遠程電腦，所述絲杠一端安裝驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動的伺服電機，絲杠上經(jīng)相機支架安裝工業(yè)相機，相機支架可沿絲杠移動；
[0005]所述監(jiān)控裝置通過線纜與工業(yè)相機相連，對工業(yè)相機采集的視頻信號進行實時處理，將處理后的視頻信號通過線纜傳輸給工業(yè)觸摸屏和遠程電腦，并接收工業(yè)觸摸屏和遠程電腦的控制信息，將控制信息通過線纜傳遞給伺服電機，伺服電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，控制相機支架移動。
[0006]所述監(jiān)控裝置包括伺服控制器、主控板、AC-DC模塊和聲光報警器，其中主控板集成有ARMll芯片、SDRAM及flash存儲器模塊、電平轉(zhuǎn)換芯片和VGA接口芯片；
[0007]ARMll芯片上的外部存儲器接口與SDRAM及flash存儲器模塊相連，ARMl I芯片上的觸摸屏接口和所述工業(yè)觸摸屏相連；
[0008]ARMll芯片分別經(jīng)其上的網(wǎng)絡(luò)接口和I/O接口與所述遠程電腦和聲光報警器相連；
[0009]VGA接口芯片一端經(jīng)線纜連接所述工業(yè)相機，另一端與所述ARMlI芯片的A/D轉(zhuǎn)換器相連；
[0010]所述伺服控制器通過電平轉(zhuǎn)換芯片與ARMll芯片上的通用異步收發(fā)傳輸器電連接。
[0011]沿絲杠布置若干用于檢測相機支架位置的位置傳感器，位置傳感器經(jīng)線纜與所述監(jiān)控裝置相連。
[0012]所述位置傳感器包括標定相機支架初始位置的原點傳感器，以及限定相機支架最大移動距離的前端、后端限位傳感器。
[0013]所述監(jiān)控裝置通過監(jiān)控裝置支架固定安裝于絲杠末端。
[0014]所述工業(yè)觸摸屏安裝于監(jiān)控裝置上。
[0015]所述ARMll芯片采用三星S3C6410 ;所述伺服控制器采用東芝TB6560并且進行2細分或8細分或16細分。
[0016]本實用新型的有益效果是:本實用新型將基于嵌入式的視覺監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用于玻璃熱端視覺測控設(shè)備上，打破以往高危環(huán)境下需人工操作的困境，將玻璃熱端工業(yè)電視由機械化推向智能化，提高了監(jiān)控設(shè)備的控制精確性、操作的靈活性、相機進退的穩(wěn)定性、實時性，避免“抖屏”現(xiàn)象發(fā)生，大大降低了玻璃工廠重大事故的發(fā)生機率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實用新型中監(jiān)控裝置的系統(tǒng)框圖。
[0019]圖3為本實用新型中ARMll芯片的接線圖。
[0020]圖4為本實用新型的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0021]本實施例將嵌入式技術(shù)應(yīng)用在玻璃生產(chǎn)線視覺監(jiān)控系統(tǒng)中，并將所有監(jiān)控技術(shù)、圖像顯示技術(shù)集成在一個小型監(jiān)控裝置。如圖1所示，基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)主要包括工業(yè)相機1、遠程電腦10、監(jiān)控裝置11和安裝于監(jiān)控裝置殼體上的工業(yè)觸摸屏12，以及控制相機移動的運動機構(gòu)。本例中運動機構(gòu)包括絲杠3，絲杠3上經(jīng)相機支架2安裝工業(yè)相機I，相機支架2可以在絲杠3上前后移動，絲杠3尾部安裝一伺服電機4，用于驅(qū)動絲杠3轉(zhuǎn)動。沿絲杠3布置若干用于實時感知相機支架2位置的位置傳感器(包括原點傳感器7、前端限位傳感器5和后端限位傳感器8)。監(jiān)控裝置11通過監(jiān)控裝置支架6固定安裝于絲杠3末端。本實施例中監(jiān)控裝置11通過線纜與工業(yè)相機1、伺服電機4、遠程電腦10和工業(yè)觸摸屏12相連，對工業(yè)相機I采集的視頻信號進行實時處理，并將處理后的視頻信號分別通過線纜傳輸給監(jiān)控裝置11上的工業(yè)觸摸屏12和遠程電腦10 ;操作人員通過對遠程電腦10或工業(yè)觸摸屏12上顯示的視頻數(shù)據(jù)進行分析，做出控制；并將遠程電腦10或工業(yè)觸摸屏12控制信息反饋給監(jiān)控裝置11，監(jiān)控裝置11將控制信息通過線纜傳遞給伺服電機4，進而完成對相機支架2前進或后退的實時閉環(huán)控制。
[0022]如圖2、圖3所示，監(jiān)控裝置11具有殼體，殼體內(nèi)設(shè)有伺服控制器9、主控板16、AC-DC模塊24和聲光報警器21，其中主控板16是整個監(jiān)控裝置11的核心，負責視頻信號的處理，觸摸屏的人機交互，通過觸摸屏可以看到工業(yè)相機I拍攝到的圖像，控制整個系統(tǒng)。主控板16上集成ARMll芯片17、SDRAM及flash存儲器模塊14、電源管理18、電平轉(zhuǎn)換芯片19和VGA接口芯片22。VGA接口芯片22是監(jiān)控裝置11與工業(yè)相機I接口，一端與工業(yè)相機I相連，另一端與ARMll芯片17的A/D轉(zhuǎn)換器13相連。ARMll芯片17上的觸摸屏接口 34與工業(yè)觸摸屏12相連。ARMll芯片17上的外部存儲器接口 35與SDRAM及flash存儲器模塊14相連，主要是視頻數(shù)據(jù)流較大，且數(shù)據(jù)存儲較多，因此添加此模塊。ARMll芯片17上的網(wǎng)絡(luò)接口 15與遠程電腦10相連，是監(jiān)控裝置11與控制中心的遠程電腦10接口。聲光報警器21經(jīng)ARMlI芯片17上的I/O接口 20與ARMll芯片17相連，以聲、光對異常狀態(tài)進行報警。伺服控制器9通過電平轉(zhuǎn)換芯片19與ARMll芯片17上的UART(通用異步收發(fā)傳輸器23)相連。伺服電機4配有光電編碼器，提供相機移動平臺的位置檢測。原點傳感器7標定相機支架2的初始位置、前端限位傳感器5和后端限位傳感器8限定相機支架2移動的最大距離。AC-DC模塊24，為5V到3.3V的隔離型AC-DC，為ARMll芯片17及其外圍芯片提供電源。電源管理18負責將交流220V市電25轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需的12V及5V直流電。
[0023]考慮到玻璃生產(chǎn)線的工業(yè)電視存在大量復雜的圖像采集、數(shù)據(jù)處理，監(jiān)控裝置11需對相機做出閉環(huán)伺服控制，因此對處理器的處理能力有相當高的要求，一般的8位8051單片機、16位的單片機如MSP430等低端處理器幾乎在此方案中幾乎難以勝任。對于ARM7、ARM9處理器應(yīng)用于此方案中也將是小馬拉大車，力所不能及，考慮性能，本實施例采用ARMll (三星S3C6410)作為主處理器，以嵌入式2.6為軟件平臺，移植嵌入式操作系統(tǒng)替換現(xiàn)有的Windows操作系統(tǒng)，可大大提升系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性。因為Linux是一個服務(wù)器上專用的操作系統(tǒng)，穩(wěn)定性、可靠性、安全性遠遠優(yōu)于Windows，使用它可以免受一切病毒的干擾。Linux更是一個網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，完善的TCP/IP協(xié)議棧支持，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸給中控室監(jiān)控系統(tǒng)提供良好的開發(fā)環(huán)境。項目采用輕量級嵌入式數(shù)據(jù)庫SQLite作為歷史數(shù)據(jù)的存儲，采用Intel開源免費機器視覺庫OpenCV為算法基礎(chǔ)，來設(shè)計圖像處理算法。
[0024]伺服控制器9采用TOSHIBA (東芝)TB6560并且進行2細分或8細分或16細分，從而達到穩(wěn)定起步、柔和制動，進而完美消除“抖屏”。
[0025]本實施例的具體工作原理如下:
[0026]如圖4所示，工業(yè)相機I采集到視頻圖像通過VGA接口芯片22傳送給A/D轉(zhuǎn)換器13，A/D轉(zhuǎn)換器13將視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給ARMll芯片17，ARMl I芯片17對數(shù)據(jù)處理后將圖像數(shù)據(jù)分別傳輸給工業(yè)觸摸屏12和遠程電腦10進行顯示，可點擊現(xiàn)場工業(yè)觸摸屏12上提供的觸摸按鈕或通過對遠程電腦10的操作，將控制數(shù)據(jù)反饋給ARMll芯片17。沿絲杠3布置的位置傳感器將相機支架2的位置數(shù)據(jù)傳輸給伺服控制器9，伺服控制器9將數(shù)據(jù)傳輸給ARMll芯片17，ARMll芯片17結(jié)合位置數(shù)據(jù)和工業(yè)觸摸屏12或遠程電腦10的控制數(shù)據(jù)后，進行位置算法，并將此算法通過伺服控制器9傳輸給伺服電機4，促使伺服電機4控制絲杠3轉(zhuǎn)動，從而對相機支架2做出前進或后退控制，進而達到閉環(huán)控制工業(yè)相機I前進、后退的目的。
[0027]當工業(yè)觸摸屏12關(guān)機狀態(tài)下，ARMll芯片17會對圖像進行分析，并將分析后的控制數(shù)據(jù)傳輸給伺服控制器9對工業(yè)相機I進行前進、后退控制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:具有工業(yè)相機(I)、絲杠(3 )、伺服電機(4 )、監(jiān)控裝置(11)、工業(yè)觸摸屏(12 )和遠程電腦(10 )，所述絲杠(3 ) —端安裝驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動的伺服電機(4)，絲杠(3)上經(jīng)相機支架(2)安裝工業(yè)相機(1)，相機支架(2)可沿絲杠(3)移動； 所述監(jiān)控裝置(11)通過線纜與工業(yè)相機(I)相連，對工業(yè)相機(I)采集的視頻信號進行實時處理，將處理后的視頻信號通過線纜傳輸給工業(yè)觸摸屏(12)和遠程電腦(10)，并接收工業(yè)觸摸屏(12)和遠程電腦(10)的控制信息，將控制信息通過線纜傳遞給伺服電機(4)，伺服電機帶動絲杠(3)轉(zhuǎn)動，控制相機支架(2)移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控裝置(11)包括伺服控制器(9)、主控板(16)、AC-DC模塊(24)和聲光報警器(21)，其中主控板(16)集成有ARMll芯片(17)、SDRAM及flash存儲器模塊(14)、電平轉(zhuǎn)換芯片(19)和VGA接口芯片(22)； ARMll芯片(17)上的外部存儲器接口(35)與SDRAM及flash存儲器模塊(14)相連，ARMll芯片上的觸摸屏接口(34)和所述工業(yè)觸摸屏(12)相連； ARMl I芯片(17 )分別經(jīng)其上的網(wǎng)絡(luò)接口( 15 )和I/O接口( 20 )與所述遠程電腦(10 )和聲光報警器(21)相連； VGA接口芯片(22) —端經(jīng)線纜連接所述工業(yè)相機(1)，另一端與所述ARMll芯片(17)的A/D轉(zhuǎn)換器(13)相連； 所述伺服控制器(9)通過電平轉(zhuǎn)換芯片(19)與ARMll芯片(17)上的通用異步收發(fā)傳輸器(23)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:沿絲杠(3)布置若干用于檢測相機支架(2)位置的位置傳感器，位置傳感器經(jīng)線纜與所述監(jiān)控裝置(11)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述位置傳感器包括標定相機支架(2)初始位置的原點傳感器(7)，以及限定相機支架(2)最大移動距離的前端、后端限位傳感器(5，8 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控裝置(11)通過監(jiān)控裝置支架(6 )固定安裝于絲杠(3 )末端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述工業(yè)觸摸屏(12)安裝于監(jiān)控裝置(11)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于嵌入式的玻璃熱端視覺監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述ARMll芯片(17)采用三星S3C6410 ;所述伺服控制器(9)采用東芝TB6560并且進行2細分或8細分或16細分。
【文檔編號】H04N7/18GK203573133SQ201320711015
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】汪舒生, 張瑩, 童敏, 楊麗萍, 王子奇, 朱恒成 申請人:輕工業(yè)自動化研究所