孟慶里++張軍

摘 要：本文論述了基于OV7620攝像頭的小包拉線檢測的實施方案，本檢測器主要解決了不同寬窄的透明拉線和白拉線在使用過程中檢測不準(zhǔn)和誤檢等不良現(xiàn)象。本設(shè)計是由VO7620高速數(shù)字?jǐn)z像頭、微處理器、觸摸屏等部分組成。通過觸摸屏可方便的修改拉線檢測器的參數(shù)，從而檢測拉線的有無和偏移。

關(guān)鍵詞：GDX1/GDX2包裝機組；拉線；OV7620；ARM

中圖分類號：TP212.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）07-0046-02

1 引言

目前，我國卷煙廠對小包煙盒上使用的拉線檢測器主要采用透射式的光電池拉線檢測器或者是簡單的光電傳感器方式，以上拉線檢測器在卷煙廠中普遍存在以下缺點：隨著煙草業(yè)的發(fā)展，各煙草廠家在卷煙包裝方面使用各種新的卷煙材料以適應(yīng)市場求新求變的需要。在拉線方面更多的所使用的各種透明拉線，白拉線等，更有甚者拉線的寬度也只有原拉線的三分之二；由于透射式的光電池拉線檢測器或者是簡單的光電傳感器方式在檢測原理上存在的缺陷，對這些新型透明拉線的檢測靈敏度明顯顯得不足，甚至無法檢測，導(dǎo)致誤檢、漏檢的情況頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。另外采用透射式的光電池拉線檢測器的光源使用壽命也只有1年左右，更換頻繁，增加了維修難度。視頻拉線檢測器采用最新的OV7620高精度數(shù)字?jǐn)z像頭作為圖像采集傳感器，采用ARM單片機對采集的信息進行圖像分析方法，可以對透明拉線、金拉線、激光燙銀、白拉線等拉線的有無、偏移等進行的檢測，是原透射式的光電池拉線檢測器換代產(chǎn)品。

2 OV7620的特點

OV7620是一種高分辨率的CMOS數(shù)字圖像傳感器，有效像素單元為664（水平方向）x492（垂直方向）像素，內(nèi)部集成了感光單元和10位雙通道A/D轉(zhuǎn)換器，輸出8位圖像數(shù)據(jù)，其中：數(shù)字信號輸出Y0...Y7為亮度信號，數(shù)字信號輸出UV0...UV7為色度信號。數(shù)據(jù)輸出格式：YCrCb 16bit/8bit selectable：60Hz 16 Bit YCrCb 4：2：2 - 640x480

60Hz 8 Bit YCrCb 4：2：2 - 640x480。攝像頭主要的采樣格式有YCbCr 4：2：2（Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3 ）、YCbCr 4：2：0（一行是4：2：0的話，下一行是4：0：2）、YCbCr 4：1：1（水平方向上對色度進行4：1抽樣）和 YCbCr 4：4：4（三個分量信息完整）。圖像格式：VGA、QVGA端口接口：RGB Raw Data Digital Output 16Bit/8Bit selectable，

CCIR601，CCIR656，ZV 端口：支持8/16 位視頻數(shù)據(jù)SCCB接口，最大速率支持400 kBit/s。YCrCB或YUV輸出格式，支持TV或監(jiān)視器顯示功能。OV7620還具有自動增益和自動白平衡控制，能進行亮度、對比度、飽和度、Y校正等多種調(diào)節(jié)功能，其視頻時序產(chǎn)生電路可產(chǎn)生奇偶場同步（FODD）、像素同步信號（PCLK）等多種信號輸出。

3 硬件設(shè)計

視頻拉線檢測器是有OV7620數(shù)字?jǐn)z像頭、ARM微控制器STM32F407ZE、觸摸屏采用富士的TS1070series觸摸屏、電源電路等組成。其原理框圖如圖1所示。

STM32F407ZE是一款高性能的ARMCortex-M132位精簡指令集的核心單片機，它的運行頻率可高達168MHz，支持所有數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類型，它還實現(xiàn)了全套數(shù)字信號處理器指令和內(nèi)存保護單元，提高了應(yīng)用程序的安全性。STM32F407ZE采用高速嵌入式存儲器，同時有多達4個字節(jié)的備份存儲器，它是拉線檢測器的核心。

OV7620數(shù)字?jǐn)z像頭的主要功能是采集拉線圖像信號，并對獲取的圖像信號進行去噪濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理，處理后的數(shù)字信號送給ARMSTM32F407ZE處理器進行二次處理。ARMSTM32F407ZE接收到來自O(shè)V7620數(shù)字圖像信號后，先存放到指定的存儲單元，接收完圖像信號以后，進行數(shù)據(jù)處理和識別，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進行比較，比較的結(jié)果以O(shè)C門的方式送到輸出電路。信號的另一路送到觸摸屏。

觸摸屏采用富士的TS1070series屏，該屏7英寸寬屏，顯示分辨率為800*480點，背光燈為LED，F(xiàn)ROM為10.5MB，SRAM為128KB，有6個外部通信接口，其中COM1為并口的RS-422/485接口，COM2和COM3為串口的RS-232/485（兩線）接口，一個網(wǎng)絡(luò)通訊接口及兩個USB（A型）和USB（B型）。本設(shè)計采用COM3的RS-485（兩線）接口與ARM相連，由于富士觸摸屏的內(nèi)核控制協(xié)議對用戶已經(jīng)開放，所以ARM就相當(dāng)于PLC一樣與觸摸屏進行人機交互。觸摸屏的任務(wù)有兩個，一是顯示拉線圖像信號，二是與ARM進行人機交互，顯示拉線的當(dāng)前值、標(biāo)準(zhǔn)值等，也可以對標(biāo)準(zhǔn)值進行設(shè)置。

由于卷煙廠供給的電源是+24V，為此經(jīng)過7805穩(wěn)壓到5V給OV7620用，再利用W1117穩(wěn)壓到3.3V給STM32F407ZE用。

4 軟件設(shè)計

基于OV7620拉線檢測器的軟件設(shè)計，它包括自學(xué)習(xí)功能和數(shù)據(jù)信息處理等。系統(tǒng)的主程序模塊軟件流程圖如圖2檢測器主程序流程圖所示。

系統(tǒng)上電后，首先對VO7620和ARMSTM32F407ZE進行初始化，然后判斷是否有自學(xué)習(xí)鍵按下，如果有則根據(jù)當(dāng)前的實時值調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)值，如果沒有自學(xué)習(xí)鍵按下，STM32F407ZE快速中斷口 EINT0 檢測到圖像幀信號時，STM32F407ZE開始采集圖像數(shù)據(jù)，并儲存到數(shù)組中，圖像采集完后與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進行比較，從而輸出拉線的有無和偏移信號，供給卷包機剔除用。

5 結(jié)語

目前，該檢測器已經(jīng)在沈陽卷煙廠、四平卷煙廠、長春卷煙廠安裝了30多臺，準(zhǔn)確率100%，具有廣泛的使用前景。

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