基于FPGA的高温瓷砖色差检测系统的研究与设计

发布时间：2020-07-17 08:41

【摘要】：瓷砖作为室内外重要的建筑材料,已经在全世界普遍使用。随着生活水平的提高,人们对其质量要求越来越高,尤其体现在颜色方面。然而,现有的瓷砖色差检测都是在瓷砖生产过程最后阶段由人工在常温下检测,导致瓷砖检测效率低、成品颜色均匀不一且产生资源和能源浪费。为此,研究出一种覆盖全过程、多环节的实时在线色差检测系统具有重要的实际意义。本文在深入研究国内外瓷砖色差检测技术的基础上,通过分析HSV和CIE LAB颜色空间色差检测算法的特点及应用范围,并且结合生产瓷砖在线检测特点,首先对基于CIE LAB颜色空间的最小距离色差检测算法进行了改进,然后结合基于HSV颜色空间相似性度量的色差检测算法,形成本文提出的联合算法。在此基础上,设计了一种基于FPGA的高温瓷砖色差检测系统。该系统以Altera公司的Cyclone IV系列EP4CE为核心控制单元,在Quartus 11 13.1的开发环境下采用纯硬件描述语言Verilog HDL编程实现视频图像采集模块、SDRAM数据存储模块、联合色差检测算法模块、VGA显示模块以及电机设备控制模块等,同时采用Modelsim和Signal Tap Ⅱ进行相应模块的仿真和调试,从而实现了高温瓷砖快速、准确的检测。最后,将检测结果实时显示于VGA显示器、可控制电机剔除不合格瓷砖且报警提示。通过对不同颜色瓷砖在常温下与高温下的多组对比测试得出:基于FPGA视频图像的色差检测处理速度可达到毫秒级别,满足实时在线采集处理的需求;而本文提出的联合色差检测算法的检测效果更加符合人眼视觉感知,有效的提高了瓷砖色差的检测精度;在每个检测点当检测到不合格瓷砖时,及时控制电机设备剔除不合格高温瓷砖,使不合格瓷砖不进入下一生产过程,降低了生产能源、资源的浪费;有较好的实用意义。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;TQ174.76
【图文】：

红 橙 黄 绿 蓝 紫图 2.1 三类色彩纤维对光谱的吸收曲线的三种锥体细胞可分别感受红光、绿光和蓝光，由于这三类能力各不相同，所以才会使得锥体细胞对不同波长的光产生的颜色完全由这三种细胞的不同比例决定。指两个颜色样本在彩度差、明度差和色相差上综合表现出来色瓷砖颜色均匀度的重要指标。在实际的工业生产中，都是准为依据，完成相应物体的色差评定。表 2.1 色差评判标准S 单位色差值 色差大小 人眼色差感觉0-0.5 微小色差 感觉极微0.5-1.5 小色差 感觉轻微1.5-3.0 较小色差 感觉明显

用来定制各种专用电路，摆脱专用芯片的束缚；而且在部逻辑资源和寄存器资源来实现系统设计。在视频图像处理系统中，处理速度是决定系统性能的关法主要有：算法优化或改变实现算法的方式。而本文是FPGA 硬件平台进行算法处理，从而很好的保证了系统性术A 的基本结构场可编程门阵列，是一个含有可编程元器件的半导体le Array Logic）、GAL（Generic Array Logic）、CPLD（Compl等可编程逻辑器件的基础上进一步发展而来的新型高性门/片以上[35]，属于高密度的 PLD（Programmable Logic由三种可编程资源组成：输入/输出模块 IOB（Input OuCLB（Configurable Logic Block）和互连资源 IR（Interco结构如图 2.2 所示：

10图 2.3 FPGA 设计流程图由图 2.3 可知，FPGA 的开发流程具有迭代性，当前一个设计环节出现问题时，可以考虑在流程上方寻找问题，灵活方便的实现整个设计。因此，在第五章的系统各模块设计及实现中，都是在 Quartus II 13.1 的开发环境下采用 Verilog HDL 按照图 2.3 的流程

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本文编号：2759221