基于pxa255的嵌入式二维图像测量系统设计

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1、万方数据文章编号：1671—4598(2006)07一0858一03中图分类号：TP273文献标识码：A基于PXA255的嵌入式二维图像测量系统设计冯成国，邓文怡，娄小平(北京机械工业学院电子信息工程系，北京100085)摘要：为了在生产过程中实现对被测工件尺寸和其它参数精确、快速和可靠测量，设计了一种嵌入式二维图像测量系统；介绍了其硬件电路原理及实现、二维图像测量原理、图像处理算法和应用程序开发；对系统电路的重要单元模块进行了详细的分析和阐述；实验测试表明系统工作正常，测量精度可达o．07mm，适合塑钢门窗等PVc异型材检测的工业现场应用。关键词：PxA255处理器；Linux

2、操作系统；ccD；图像测量DesignofAnEmbedded2一DImageMeasuringSystemBasedonPXA25FengChengguo，DengWenyi，LouXiaoping(DepartmentofEIectronicInformationEngineering，Be订ingInstituteofMachinery，Be幻ing100085，China)Abstnct：Forprecisearldreal—timemeasurementof、vorkpiec如sizeandotherparametersinmaJlufacturirlgprocess，

3、anembedded2一Dimagemeasurir堰systemisdesigned．Thesystemhardwaredesign，2一Din诅gemeasuringtheory，imageprocesSirlgalgorithmandso“waredevdopmentareintroducedImportantfunctionu血tsofthesystemcircuitaredescribedandexpounded．ThetestresultindicatesthatthesystemworksnomlallyandtheprecisioncouldacheveO．07m

4、札ItissuitableforapplicationinthemallufactureofPVC(pol州nylchloride)d00rsand诵ndaws．Keyword8：PXA255processor；LinuxOS；CCD；imagingmeasurementO引言嵌入式智能仪器具有体积小、重量轻、便于使用和维护等优点，在社会生活和生产等领域中得到广泛应用。近年来，随着建筑行业的快速发展，我国进入塑钢门窗等异型材生产大国。传统的手工测量方法速度慢、精度差等弊端进一步显现，满足不了工业现场实时检测的需要。而目前的PC式机器视觉测量系统虽然可以达到理想的精度和速度，以及复

5、杂的系统功能，但体积大，结构复杂，可靠性差，不利于工业现场使用。基于上述考虑，本文详细介绍了一种低功耗、功能强大、使用方便的嵌入式二维图像测量系统。该系统采用可在400MHz频率下工作的PxA255高性能微处理器，并提供丰富的外设接口，如串口、网络接口、IIC总线接口、红外接口和USB接口等[1]。具有在系统硬件电路不变的条件下，可方便地接外部设备进行系统功能扩展的优点。采用Linux操作系统，可实现软件的快速、模块化开发，并将大大降低软件成本，缩短研发周期，提高系统的安全性[2]。1系统结构与原理分析1．1系统结构该二维图像测量系统主要由被测工件、光学成像系统、cCD图像传感器

6、、信号处理电路、PxA255微处理器和LCD显示器组成，CCD图像传感器把带有边缘位置信息和尺寸信息的光学信号变为数字信号，经图像处理电路送入PXA255微处理器处理。处理结果及图像通过LCD液晶显示屏本地显示或通过网络和串口等发送给客户端。系统总体结构如图1所示。收稿日期：2005一lO一26；修回日期：2005—12一09。基金项目：北京市重点实验室(“机电系统测控”)开放资助项目。作者简介：冯成国(1977一)，男，辽宁海城人，硕士研究生，主要从事嵌入式系统软硬件设计方向的研究。中华测控网chin锄c．net．cn图1系统结构框图1．2二维图像测量原理及算法图像处理的数据是

7、数字信号，得出的边缘位置信息是以像素为单位来表示的，如果要得到工件的实际尺寸，必须建立数字图像像素与实际尺寸的对应关系。本方案首先采用一个具有精确尺寸的标定块对系统进行标定，得出数字图像像素与实际尺寸的对应关系。在图像中找出被测工件中的壁厚和弧度等被测对象。进而得出被测工件的实际尺寸。图像处理流程如图2所示，工件断面与工件外廓图像分别如图3、图4所示。2系统的硬件电路设计本系统采用标准6层PCB电路板结构。系统主要硬件资源有PXA255处理器，64MBSDRAM，64MBF1as