STM32与机器视觉

发表于 2018-11-19 13:29

搞STM32 比较高端的行业应用。
音频，视频分析？
还是可以的！
随着 STM32 主频的越来越高。这一切变得非常有可能！

发表于 2018-11-19 16:37

说不定哪天能跑手机系统了。

发表于 2018-11-20 11:05

跑手机系统，与STM32 的关系就不是很大了吧！

发表于 2018-11-20 11:13

发表于 2018-11-20 11:13

发表于 2018-11-20 11:14

太弱了不够

发表于 2018-11-20 11:14

环模制粒机是现代饲料加工企业的主要制粒装置之一，其控制系统性能的
优劣直接影响生产饲料颗粒的产品质量以及生产效率。环模制粒机是一个非线
性、纯滞后、多变量的复杂被控对象，其调质器出口的温度值和制粒主电机电
流值间接影响饲料产品的质量和产量。为了克服这些问题，本文采用嵌入式技
术控制制粒主电机电流和调质器出口的温度，基于机器视觉技术检测分析生产
的饲料颗粒产品质量，并将分析结果反馈给控制器，形成一种监督控制机制，
从而进一步强化控制效果，保证生产出优质的饲料颗粒产品。
本文以环模制粒机作为被控对象，在现有理论和研究成果的基本上，利用
STM32和机器视觉技术设计了一套环模制粒机控制系统，完成了控制系统的实物
化。本文的研究工作主要集中在以下几个方面:
   (1)研究了环模制粒机的结构、工作流程、输入输出变量、饲料颗粒产品
质量的影响因素、嵌入式系统技术以及机器视觉技术。
   (2)完成了环模制粒机控制系统硬件平台的开发，主要包括控制器STM32
和饲料缺陷检测器的硬件平台搭建，实现了对电流和温度的采集与控制、对饲
料颗粒图像的采集与分析功能。
   (3)由于饲料颗粒质量缺陷分析的需要，通过实验对比饲料颗粒图像预处
理效果，设计了一套饲料颗粒图像的预处理方案。
   (4)完成了环模制粒机控制系统的软件开发工作，主要包括控制器STM32
的软件开发以及uC/OS-II操作系统的移植、饲料缺陷检测器的软件开发、触摸
屏人机交互界面的设计、生产流程控制算法的实现。
   (5)实现了环模制粒机控制系统的模拟调试。根据被控对象的特性与要求
选取了模拟对象，并搭建了实验平台，实验调试过程验证了监督控制的效果。

发表于 2018-11-20 11:14

环模制粒机的主要组成部分是:颗粒制造器、喂料器、调质器、调节机构及
润滑系统等，如图1-1所示。
喂料器的组成部分是:减速器、电磁调速电机、联轴器、绞龙轴及壳体等。
调速电机是由减速器和变频电机组成，通过变频器控制调速电机改变其输出转速
X26-2s}
调质器的组成部分是:调质转子和壳体、传动机构、电机、加蒸汽口等。其
功能是将加入定量的蒸汽与粉料混合调质到预设的温度和湿度后送入颗粒制造
器[29-3y。
颗粒制造器的组成部分是:制粒主电机、传动机构、环模、压辊、刮刀、转
子、切刀组件及机身等。物料经料斗送入调质器，与水蒸汽调质后，由离心力和
重力使物料紧贴在环模罩和环模圈内壁上，经调质器调质后的物料被送至压制

发表于 2018-11-20 11:15

发表于 2018-11-20 11:25

stm32处理机器视觉还是慢了点，不如用A系列

发表于 2018-11-20 13:18

whtwhtw 发表于 2018-11-20 11:25
stm32处理机器视觉还是慢了点，不如用A系列

是啊！A系列的确很快！

发表于 2018-11-20 13:18

1.自然图像检索。这是一种正在发展尚未成熟的技术，它的功能是:用户通
过输入文字或图像就能立刻从互联网上查到类似内容的图片，就像平时在网页搜
索引擎里检索文本网页一样的简单方便和快捷有效。
2.航拍图像处理。对四轴飞行器拍摄的航拍图像或卫星拍摄的卫星图像进行数据
处理和分析，最终筛选出有用的图像信息。比如对地形地貌，森林，自然灾害情
况进行分析，或对地形的绘制与测量等。
3.人脸识别。对人脸进行识别，提取人的脸部特征信息从而进行身份匹配。
比如在公司中通过人脸识别来进行工作人员的考勤记录，或在公安系统中利用人
脸识别技术来寻找犯罪分子等。
4.工业控制。对输入的图像进行处理和分析，得出的结果作为后续控制阶段
的输入或利用大批量的图像信息来实现机械手的自动生产操作。
5.次品检测。在工业自动化生产流水线中，对产品的形状外观、裂隙、孔洞、
毛刺、坏点等进行检测，从而降低产品的次品率。

发表于 2018-11-20 13:19

6.医学图像处理。这是一个非常热门的应用领域，在医学研究与临床医学中
具有广泛运用，是实现智能医疗的工具之一。通过对人体器官进行图像扫描，与
模板进行识别比对处理，从而判断是否病变。
7.视频监控。在工厂车间、商场展台、交通路线、会议会展、宾馆酒店等地
点进行视频拍摄，利用视觉处理程序，实现无人看管和实时报警等功能，从而大
大减少了人力成本。
8.手写识别。比如OCR技术，通过对扫描的文字进行视觉算法处理，自动
识别显示为字符，由纸质书籍转化得到电子书籍，方便我们在电子移动端上阅读
纸质书的内容。
9.智能房屋。典型的将机器视觉技术运用于个人家庭生活中，例如，智能指
纹识别锁，减小了拿钥匙和记密码的工作，或智能扫地机器人等。

发表于 2018-11-20 13:19

环模制粒机控制系统输入量有制粒主电机电流、调质器出口温度、饲料缺陷
检测分析结果。控制系统的输出量有四类分别是喂料量、蒸汽量、各类缺陷报警
(长短径报警、表面凹坑报警、表面裂痕报警等)以及各类旁通控制的开关量。
环模制粒机控制系统的结构框图如图2-1所示，其网络结构图如图2-2所示。从
图2-1中可以看出，环模制粒机的制粒主电机电流值经过主电机电流传感器转换
为4}20mA的电流信号，送至模拟量输入电路模块转换为O.SV}2.SV的电压信号
送至STM32工控板的AD的接口中，而调质器出口的温度值采用PT100温度传
感器来进行测量，将PT100温度传感器的输出送至温度采集模块中转换为电压
信号送入STM32工控板的AD接口中，从而采集到环模制粒机的主电机电流和
温度的当前值。而环模制粒机的喂料电机的转速与蒸汽阀的开度则是通过
STM32工控板的DA接口输出至模拟量输出电路模块中，将0.4V}2V的电压信
号均转换为4}20mA的电流信号分别送至喂料电机的变频器和蒸汽阀，从而实现
环模制粒机的喂料量与蒸汽量的控制。开关量的输入与输出电路模块主要用来采
集开关量输入信号与开关量输出信号，实现对环模制粒机状态的检测、识别与驱
动控制。STM32工控板通过RS485串口通信实现与饲料缺陷检测器中工控机平
台进行数据交互，将饲料质量检测分析结果送至CPU中。STM32工控板与上位
机触摸屏之间的通信采用 RS485 Modbus通信，实现制粒机相关参数的目标值与
采集值之间的实时通信。

发表于 2018-11-20 13:21

发表于 2018-11-20 13:21

发表于 2018-11-20 13:22

环模制粒机控制系统的一个被控变量即输入量是:制粒主电机电流。制粒机
主电机电流我们采用4^'20mA电流环输入的方式来进行数据的采集。模拟量采
集电路主要负责将采集到的电流量转化为电压量送至STM32工控板的12位A/D
转换接口，实现4^}20mA电流转化为电压的功能，完成制粒主电机电流的采集。
运放我们选择使用LM2902，它是14管脚的四运放集成电路芯片，采用双
列直插式封装，内部包含电源共用但功能独立的四组运放。采用线形光祸隔离方
式来实现模拟信号的隔离，线性光祸的隔离原理是在普通光祸单发单收模式的基
础上增加了用于反馈的光接受电路，本质上与普通光祸隔离没有差别。线性隔离
的基本原理是通过两个相同的非线性光接受电路，来达到直通通路与反馈通路的
非线性相互抵消的功能，从而实现线性隔离的目的。常用的线性光祸隔离芯片如
Agilent公司的HCNR200/201等。模拟量采集电路设计的原理图如图2-4所示。

发表于 2018-11-20 13:22

发表于 2018-11-20 13:22

电路原理分析:模拟量采集电路采集从传感器来的4^}20mA电流环输入信
号，经运放LM2902使线性光祸HCNR201的3脚和4脚之间的发光二极管导通，
3脚和4脚之间的导通电流IPD1= CINB*249/56000) mA, 3和4脚的导通使
得1脚和2脚之间的发光二极管导通，从而IF=IPD 1 /K 1，其中K1是线性系数。
此时5脚和6脚之间的导通电流IPD2=K2*IF=K2* (IN8 * 249/56000)/K 1(其中K1
近似等于K2 )，经过电阻RJ24运放LM2902的3脚的输入电压为
IPD2*27000=(IN8*249/56000)*27000 mV，电压跟随器和低通滤波电路将电压输
入至ARM核心处理器的ADC8引脚。由于电流环的输入范围是4^}20mA，因
此ADCs引肚p的输入电压范围为O.SV^}2.SVo

发表于 2018-11-20 13:22

环模制粒机控制系统的另一个被控变量(输入量)是调质器出口的温度，我
们采用PT100温度传感器实现对温度信号的实时检测。PT100是一种广泛应用于
工业领域的测温元件，其测温范围在一500C^}2000C之间，具有高精度、稳定性
好、抗干扰能力强等优势。在这个测温范围内，PT 100温度传感器具有其他任何
温度传感器无法比拟的优势。由于铂电阻PT100温度传感器其电阻值与温度的
关系是非线性的，因此在使用过程中需要进行非线性校正。PT100温度采集电路
采用三线制桥式测温电路设计而成。PT100三线制测温电路的优点是通过在电桥
两侧的桥臂上加上相等的电阻来消除PT100的导线电阻。桥式测温电路设计的
原理图如图2-5所示。

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