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?也自边化
基于TMS320DM642的
管道焊缝自动定位系统研究
A study of pipe welding automatic positioning system based on the TMS320DM642
关榆君,董翠英,孙建国
GUAN Yu-jun, DONG Cui-ying, SUN Jian-guo
(唐山学院信息工程系,唐山063000)
摘要:本文针对管道焊缝检測X射线管道爬行器手动定位现象,提出基于TMS320DM642的管道焊
缝自动定位系统。该系统根据采集到的焊缝图像,由TMS320DM642通过相关算法完成焊
缝的定位,并向PLC发出控制信号,控制X射线管道爬行器准确定位在焊缝位置,进而突
现对管道焊缝的自动测,大大提高了管道焊缝检测的效率。
关键词:TMS32DM642;X射线管道爬行器;自动定位
中B分类号:TP274
文献标识码:A
文章编号:1009-0134(2011)1(上)-0199-03
Doi:10.3969/j.issn.1009~-0134.2011.1(上).63
0引言
CCD
DM642
图像采集
图像处理
获取焊縫位置
管道运输是现在最重要的物质运输工具之
管道焊鏠焊接质量直接关系到管道的安全运行和
使用寿命。因此,在管道投入运营之前就必须对
牵引爬行器
驱动装置
发出控制指令
焊缝进行严格的质量检测?。X射线管道爬行器
在管道内部爬行过程中可以对管道焊缝准确定位,
图1管道焊缝自动检测系统工作原理
通过对焊缝照射X射线,进行焊维的无损检测。2系统硬件设计
目前,Ⅹ射线管道爬行器是通过人工进行控制,
即发现焊缝后人工控制爬行器停止在焊上,然
DM6422是T公司推出的一款32位定点
后进行相关的X射线检测。这种方法对焊缝的定DSP芯片,DM642采用公司第2代增强型超长
位准确率较高,但是效率极低。为进一步提高X
指令集,它的 EMIFA接口数据总线宽度为64位,
射线管道爬行器的自动化程度,实现焊缝的自动
最高数据存取颊率133MHz,可直接与大容量低成
识别与定位系统,本文提出了采用TMS320DM642本的 SDRAM芯片无缝连接。DM642片上带有3
对采集的管道图像进行处理,确定焊缝的位置信个双通道数字视频口VPO~VP,其中VPO口
息后,出对爬行器运动速度和方向进行控制,实VPI口的A通道引脚分别于 MCBSPO、 MCBSPI
现焊鏠自动定位任务。
接口引脚复用,B通道引脚与音频口 MCASP的引
1管道焊缝自动检测系统工作原理
脚复用。
管道焊鏠自动检测系统主要由X射线管道
由于以上特点选择DM642为核心,控制系
爬行器、PLC控制器、驱动装置、CCD摄像头、
统的硬件结构如图2所示。通过 EMIEA接口外
TMS320DM642(下简称DM642)和无线传输模块
部扩展了存储器HV57V283220T型 SDRAM和
等构成,其工作原理如图1所示。由X射线管道
AM29LVO33C型 FLASH,分别用于程序运行和程
爬行器携带CD摄像头在管道中爬行,通过CCD序存储,由通用输入/输出口GPIO扩展CPLD器
采集管道图像。DM642根据CCD采集到的图像件产生需要的控制逻辑。DM642控制CCD完成
识剔出焊縫位置,然后根据位置信息向PLC发幽焊維图像的采集后,通过图像处理服务程序进行处
控制信号,控制ⅹ射线管道爬行器前进、后退或理,再通过GPIO向PC发出控制控制命令,控
停止,使其准确定位在焊缝处。
制爬行器的运动方向及速度。
收日期:2010-11-25
基金项目:唐山市科学技术研究与发展指导项目资助,(09110210a)
作者简介:关榆君(1958-),男,河北山海关人,教授,研究方向为智能控制。
第33卷第1期2011-1(上)[199
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判也自や
实时控制爬行器的速度和方向,所以计算相关匹配
FLASH
CCD
EMIFA
要求实时性较高。在频率域实现相关运算叫,即利
DM642
SDRAMH
用相关定理来进行相关计算,可使计算量大幅减
A/D转
换电路
VPO
GPIO
少,能够满足焊缝检测实时性的要求
CPLD
用相关定理与FT相结合计算相关,如图3
所示:首先分别计算模板T与焊缝图像S的二维
驱动装置
PLC
FFT,得到各自的频谱;然后对模板的频谱求复
图2管道焊缝自动检測控制系统的硬件结构图
共轭,再将其焊缝图像S的频谱对应相乘;最后,
对上述乘积进行二维的FFT逆变换,其结果即为
3系统软件设计
所求的相关图像,相关图像中最大的值对应的横
3.1图像处理算法
坐标位置即为最佳匹配点。根据位置发出指令信
1)焊缝图像边缘检测
息,控制机器人前进、后退;如果出现多个最大
焊缝图像边缘检测的方法采用Sol边缘检测值点,即匹配位置有许多,则说明该帧信息不包
法叫,即一个邻域的中心点处的梯度可由 Sobel i检含焊缝,应保持控制机器人匀速前进
测算法进行计算
馍板TFFT
模板图频谱复共轭
8=G2+c212
IFFT
相关图
z1+2z3+z2)-(z。+22+2:)2
焊缝图像
FT」焊缝图像
频谱
+L(z3+226+)-(21+22+z1)}
图3利用FPT计算相关图像的最大相关值
式中:G,和G式亮度∫在像素(x,y)处的
阶导数,1~为掩模的中的像素。
3.2软件流程
2)焊缝图像的相关匹配
系统的软件流程如图4所示,DM642通过
(1)相关匹配
VPO对焊缝图像进行采集,然后执行图像处理服
相关匹配法具有较强的噪声抑制能力、计算务程序得到焊缝位置信息,由DM642的GPO口
简单以及易于硬件实现等优点。
向PLC发出控制指令,实现对X射线爬行器速度
设模板为T,尺寸为KXL,被搜索图像为S
开始
尺寸为M×N,模板覆盖下的图像为S“n,(i,j)
代表子图左手角像素点的坐标。可以采用归一化
的相关函数作相似性测量
DSP初始化
c(,)
k,)T(k,)
BIOS初始化
とs时1とrtk
焊缝图像采集
图像处理
由式(1)可见,用相关法进行图像匹配的
无线发射
计算量很大,因为模板需要在(M-K+1)X
输出控制PLC信号
(N-L+1)个参考位置进行相关函数计算。
(2)快速相关匹配
在管道焊鏠检测系统中,要求DM642能够实
结束
时的根据CCD采集的图像对爬行器发出控制指令,
图4软件流程图
200】第33巻第1期2011-1(上)