基于fpga的光电分选机检测系统的设计

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1、大连理工大学硕士学位论文基于FPGA的光电分选机检测系统的设计姓名：谯洋申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：李明伟20071220大连理工大学硕士学位论文摘要光电分选机是一种利用光电技术分析识别物料的品质优劣，并利用压缩空气将劣质物料剔除的高科技设备。该设备由于采用独特而有效的筛选方式，被广泛应用在颗粒状物料品质检测与分级领域，可有效提高物料的品质等级，增加其附加值，提高加工技术的自动化程度，具有很好的社会与经济效益。因此，对光电分选机的研究有着重要的现实意义。本课题主要对光电分选机的检测系统进行研究，设计

2、了一种以Xilinx公司的FPGA芯片XC3S200和高速线阵CCD传感器为核心的光电检测系统。它的主要功能是通过CCD传感器对高速下落的颗粒状物料进行动态扫描，由图像数字转换器对CCD输出信号进行信号调理、A／D转换，FPGA对转换后的图像数据进行高速处理，完成剔除信号的输出。检测系统的硬件设计包括FPGA核心电路的设计；线阵CCD驱动电路的设计；图像数字转换器的接口电路设计；通信电路的设计。按照设计要求，制作了印制电路板。检测系统的软件部分包括利用DCM完成CCD驱动时序的设计；图像数字转换器的控制接口和相关双

3、采样时序的设计；制定与分选机主控制器之间的通信协议和数据报文的滤波；图像数据的采集和中值滤波处理；对滤波后的图像数据进行二值化处理和异物位置的判断；利用FPGA内部的BlockRAM对检测信号进行可调延迟时间的设计；气枪控制系统的时序设计；检测指示电路的驱动时序设计；CCD像素位置的校准；CCD数字图像数据的存储。本文采用Vefilog语言进行硬件电路描述，程序都是基于自顶向下的模块化的设计方法。利用ISE8．2、SynplifyPr08．1和Modelsim6．1软件平台对各模块进行设计、仿真、实现。最后对设计的

4、程序进行下载和在线调试。经过大量的实验，检测系统已成功驱动CCD，完成对图像数据的采集、预处理、识别检测。关键词：光电分选机；FPGA；CCD；中值滤波；二值化大连理工大学硕士学位论文TheDesignofPhotoelectricSorterDetectionSystemBasedonFPGAAbstractPhotoelectricsorteTisahigh·techdevice,whichdistinguishthematerials’quality1加血photoelectricityandremoveth

5、einferiorstuffswiththehelpofcompressedair．Becauseoftheuniquetechnicalandsortfeature，thedeviceiswidelyusedindetectingandgradingofgrainymaterials，whichCaneffectivelyimprovematerials’qualityandtheautomatizationlevelofmachiningtechnology，so，it咖greatsocialandeconom

6、icbenefits．Therefore,thestudyonthephotoelectricsorterisofgreatimportanceandpracticalsignificance．11lethesismainlystudiesthedetectionsystemofphotoelectricsorteranddesignsthephotoelectricdetectionsystembaseduponXC3S200FPGAandhigh—ratelinearCCD．mfunctionofdetecti

7、onsystemscansthefallinggrainymaterialsinhighspeedbyCCDsensor．TheCCDoutputsignalthroughtheimagedi百tmerwhichincludestheimagesignalconditioning,A／Dconverterishigh-rateprocessedbyFPGA．Thenthedetectionsystems∞dsoutremovedsignals．Thehardwaredesignofdetectionsystemin

8、cludesthecorecircuitofFPGA；drivecircuitofCCD；theinterfacecircuitofdigitizer；communicationcircuit．Printedcircuitboardisdesignedfollowingrequest．1ksoftwaredesignofdetectionsystemincl