钢球表面缺陷检测仪的嵌入式控制系统

论文摘要

轴承是机械设备中非常重要的基础件,使用极其广泛,在现代工业中扮演着重要角色,它的精度、运动性能和使用寿命很大程度上取决于其中钢球的质量,大量的轴承试验表明:由于钢球表面的缺陷而引起的裂纹、裂缝造成的轴承失效达60%,可以说,钢球表面质量是衡量轴承性能的一项重要指标,生产中必须对成品钢球进行表面缺陷检测。目前,国内各轴承企业和钢球厂主要采用人工手检的方式,容易受到工人的技术水平、情绪、责任心、劳累程度等不稳定因素的影响,劳动强度大,误检和漏检率高,且不易获取检测的统计数据,检测效率很低,为了正确有效地对钢球表面缺陷进行分类与检测,迫切需要一种钢球表面缺陷的自动检测装置。针对钢球表面缺陷自动检测中存在的一些问题,我们基于视觉检测技术开发了钢球表面缺陷自动检测仪器。本文在检测系统机构、控制电路、驱动电路、系统实时性等方面做了一些有意义的探索,并进行了相关关键技术的研究。本文主要研究了钢球表面缺陷自动检测系统的控制驱动部分,以DSP芯片TMS320LF2407A作为控制核心,开发了检测系统的控制硬件电路板,并采用混合式步进电机驱动芯片L297/L298研制了步进电机的驱动器模块,实现了对钢球运动轨迹和表面展开的精确控制。为了简化应用程序设计以及提高控制系统的实时性,将实时内核μC/OS-Ⅱ在TMS320LF2407A上进行了移植,详细阐述了移植过程中代码的改写与优化,并根据钢球检测的工作情况,将应用控制程序分成多任务,分别编制了其控制驱动程序,从而构建了钢球自动检测的嵌入式控制系统。实验和仿真结果表明,控制系统设计合理,控制精度高,具有良好的实时性,能够满足高速实时图像处理的要求。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 钢球检测的研究现状
• 1.3 DSP 在工业检测中的应用
• 1.3.1 工业视觉检测概述
• 1.3.2 DSP 芯片的特点
• 1.3.3 DSP 的实际应用
• 1.4 课题来源及主要研究内容
• 第2章 钢球表面缺陷检测系统总体方案设计
• 2.1 系统总体设计
• 2.2 检测系统的工作原理
• 2.3 检测机构本体简介
• 2.4 主要元器件的选择
• 2.4.1 CCD 摄像机的选择
• 2.4.2 DSP 芯片的选择
• 2.4.3 其他外围芯片的选择
• 2.5 本章小结
• 第3章 检测控制系统硬件电路设计
• 3.1 控制系统整体方案
• 3.2 控制系统电路板设计
• 3.2.1 电源电路设计
• 3.2.2 与上位机的接口电路设计
• 3.2.3 JTAG 测试接口电路设计
• 3.2.4 时钟电路和复位电路设计
• 3.2.5 外扩存储器电路设计
• 3.2.6 液晶显示电路设计
• 3.3 电机驱动器的研制
• 3.3.1 步进电机的驱动器
• 3.3.2 直流电机的驱动器
• 3.4 电路板抗干扰设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 嵌入式系统的移植
• 4.1 嵌入式系统概述
• 4.2 ΜC/OS-Ⅱ实时操作系统
• 4.2.1 μC/OS-Ⅱ的特点
• 4.2.2 μC/OS-Ⅱ的内核结构
• 4.2.3 μC/OS-Ⅱ内核运行机制
• 4.3 ΜC/OS-Ⅱ在DSP 上的移植
• 4.3.1 μC/OS-Ⅱ的移植条件
• 4.3.2 移植的主要工作
• 4.3.3 INCLUDE.H 文件
• CPU.H 文件'>4.3.4 OS_CPU.H 文件
• CPU_A.ASM 文件'>4.3.5 OS_CPU_A.ASM 文件
• CPU_C.C 文件'>4.3.6 OS_CPU_C.C 文件
• 4.4 移植代码的编译与调试
• 4.5 本章小结
• 第5章 检测控制系统应用程序的编制
• 5.1 与工控机的通信程序设计
• 5.2 液晶显示的程序设计
• 5.3 按键触发的程序设计
• 5.4 电机控制PWM 波生成的程序设计
• 5.5 嵌入式控制系统的启动与运行
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢