基于FPGA的音膜音质检测方法的研究与实现

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1、摘要摘要各种小型的音响设备，如随身听、移动电话(手机)等产品设备的需求不断增加，其产品的生产加工及其检测就成为了市场竞争中的一大因素。其音质的好坏直接由构成扬声器的重要部件音膜决定。音膜由振膜和音圈构成，振膜和音圈的同心度是影响其性能指标的一个重要因素。但目前国内尚无成熟的音膜音质检测系统，尚采用纯人工视觉或人工视觉与机械光学仪器相结合的方法。各扬声器生产厂家大多借用影像投影仪(也称影像测试仪)通过对音膜的振膜和音圈的内外圆边缘的圆形提取，进行同心度的间接测量。这些测量方法都是在静止状态下的单个测试，无法对生产线上每片音膜进行逐一检测。所以，扬声器生产厂家现行的检测办法是分批次抽样

2、检测，或者只对模具进行检测。为填补该空白，本课题研究的基于FPGA的音膜音质检测方法，采用机器视觉、图像处理、可编程逻辑器件等技术，实现音膜音质的高速高精度低成本检测。能够有效剔除不合格的音膜，检测可靠性高，具有较低的漏报警率(escaperates)和误报警率(falsealarm)，剔除不合格产品高识别率，从而保证扬声器的音质，提高扬声器的合格率，降低生产成本，有利于提高企业的生产效率、经济效益和在市场中的竞争力。本文主要的研究内容可归纳如下：(一)高速高精度音膜音质检测硬件解决方案的研究通过分析研究音膜音质检测的国内外研究背景及现状，提出了基于现场可编程逻辑器件FPGA(Fi

3、eldProgrammableGateArray)技术的音膜音质检测的整体方案。(--)音膜音质检测系统硬件平台的搭建应用模块化的硬件设计方法，构建了基于FPGA的音膜音质检测系统的硬件平台。该系统主要由图像采集模块、12C配置模块、帧存控制模块、图像处理模块及VGA显示模块等组成，较好地解决了图像采集、存储、处理和显示的问题，并为以后系统功能的扩展奠定了良好的基础。(三)基于FPGA的音膜音质检测算法的研究结合机器视觉检测技术，图像处理技术，现场可编程门阵列FPGA技术等，针对音膜的具体特征，研究出～套图像处理算法，在对使用的图像处理算法进行原理分析的基础上，对各算法进行FPGA

4、设计与实现。本系统利用FPGA并行处理数据的特点，广东工业大学硕士学位论文采用模块化的设计方法，利用硬件描述语言Verilog语言，对音膜音质检测过程中用到的包括图像灰度转换、阈值分割与二值化、图像滤波、边缘检测、曲线拟合等算法进行设计实现；利用MATLAB辅助FPGA的逻辑设计，采用ModelSim与MATLAB联合仿真；对Hough圆检测和同心度计算，由于存在复杂的浮点数计算，故采用MATLAB软件进行设计，利用MATLAB软件中嵌入的SimulinkHDLCode进行硬件描述语言的转换，从而实现用硬件实现音膜音质的高速高精度检测。系统的图像检测速度得到提高，从而提高了整个系统

5、的性能，达到较好的处理效果。关键词：音膜；同心度；机器视觉；FPGA(现场可编程门阵列)；图像检测IIABSTRACTAvarietyofsmallaudiodevicessuchasWalkman，mobilephone(cellphone)havebeenincreasingbecauseoftheneedsoftheproductionequipments，SOtheirproductionandtestingbecomeanimportantfactorinthecompetitivemarket．Thequalityofacousticsbasicallydependso

6、ntheperformanceindexofthevoicediaphragm，whichiscomposedofdiaphragmandvoicecoil．Theconcentricityofthevoicediaphragmisanimportantfactorwhichimpactstheperformanceindexoftheloudspeaker．However,therearestillnomaturevoicediaphragmacousticsdetectionsystemsinChina．Itisstillinthepureartificialvisionora

7、rtificialvisualcombinedwithmechanicalandopticalinstruments．Mostspeakermanufacturersusethevideoprojector(alsoknownasvideotestinstrument)fortheindirectmeasurementofconcentricitythroughextractingtheinnerandoutercircleedgeofthediaphragmandv