光电分选机在颗粒状物料品质检测与分级领域得到了广泛应用,该设备可有效提高物料的品质等级和加工技术的自动化程度,有很好的社会与经济效益。 光电分选就是利用光电技术将物料中的次品分类检出并剔除,其关键的一个环节是次品与合格品差异的检测和识别。本文设计了一套完整的光电检测系统,它以高分辨率、低噪声的线阵CCD器件为核心,对颗粒状物料进行动态扫描,得到图像数据,以Xilinx公司的FPGA芯片XSC40XL作为主控制器和处理器,对数据进行高速并行处理,满足系统设计的实时性要求。检测系统可识别1mm×0.4mm以上的疵点、异性物和异色物。 检测系统的硬件设计包括线阵CCD驱动电路的设计;图像信号的调理、高速采样和存储电路的设计;处理器芯片的选择;数据传输中通信电路的设计以及提供系统所需电压的电源电路的设计。印制电路板采用多层设计方法,而且所用硬件基本使用高速大规模集成电路,故电路板体积小、可靠性高并且和镜头的体积相适应。 本文采用FPGA技术实现了高频时钟的分频、倍频控制,CCD时序逻辑电路的控制,CCD图像信号的采样和存储,(7,3)循环纠错码的编、译码电路和并行CRC-16校验;自定通信总线协议,建立三线制同步串行通信系统:接收样本采集指令,完成对一帧CCD样本图像数据的采集和传输;设定图像识别准则和算法对目标图像进行识别处理,给出剔除信号。 本文采用Verilog语言进行硬件电路描述,利用ISE 4.2软件对所设计的各部分电路进行仿真、综合、实现和配置下载。最后经过大量的实验,检测系统已成功驱动CCD正常工作,控制图像数字器XRD98L59和外部存储器进行样本数据的采集,与主控制系统建立了稳定、可靠的通信连接。