一种新型涡流数据采集系统技术方案

本发明专利技术涉及一种新型涡流数据采集系统，包括控制单元、图像数据摄像单元、DSP模块、双口RAM模块，单片机模块，数据采集与通讯系统软件；控制单元通过信号线分别与DSP模块、图像数据摄像单元、双口RAM模块，单片机模块，数据采集模块相连接，所述DSP模块包括数据输入、数据转换和数据处理三个部分；图像数据摄像单元包括摄像设备和数据处理模块，图像数据摄像单元通过信号线与所述DSP模块相连接，所述数据处理模块把摄像设备输入的二值图象进行处理，在图像上利用缺陷单片段进行处理和检测，缺陷单片段为图象某扫描行上连续黑象素构成的区域，缺陷单片段内包括左端点和右端点。本发明专利技术以高性能定点DSP芯片为主处理单元，以高速单片机为从处理单元，充分发挥DSP数据处理能力强和单片机接口管理能力强、外围资源丰富的优点，使得两种处理器各司其职，并实现功能互补。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种新型涡流数据采集系统，包括控制单元、图像数据摄像单元、DSP模块、双口RAM模块，单片机模块，数据采集与通讯系统软件；控制单元通过信号线分别与DSP模块、图像数据摄像单元、双口RAM模块，单片机模块，数据采集模块相连接，所述DSP模块包括数据输入、数据转换和数据处理三个部分；图像数据摄像单元包括摄像设备和数据处理模块，图像数据摄像单元通过信号线与所述DSP模块相连接，所述数据处理模块把摄像设备输入的二值图象进行处理，在图像上利用缺陷单片段进行处理和检测，缺陷单片段为图象某扫描行上连续黑象素构成的区域，缺陷单片段内包括左端点和右端点。本专利技术以高性能定点DSP芯片为主处理单元，以高速单片机为从处理单元，充分发挥DSP数据处理能力强和单片机接口管理能力强、外围资源丰富的优点，使得两种处理器各司其职，并实现功能互补。【专利说明】一种新型涡流数据采集系统
本专利技术涉及一种无损检测方法，具体涉及一种新型涡流数据采集系统。
技术介绍
机械设备经过长时间运行后，其承力结构和关键零部件容易出现疲劳裂纹等缺陷，这将严重影响设备的正常运行，甚至会导致人身安全事故。裂纹检测是机械工业中必须给予足够重视的问题之一，以确保裂纹在尚未构成威胁前能被有效地检测出来。涡流检测是近年来发展较快的一种无损检测技术，具有结构简单、非接触测量、灵敏度高、频率响应特性好、不受油污影响等优点，特别适用于金属构件表面疲劳裂纹和应力裂纹的榆测。长期以来，检测灵敏度和检测深度一直是常规涡流检测应用中需要进行权衡取舍的问题，如以方波等莺复脉冲代替正弦交变信号进行激励，则检出的脉冲涡流响应信号中必然包含有被测工件表面、近表面和表层一定深度范围内的质量信息，这较好地解决了常规涡流不能兼顾检测灵敏度和检测深度的矛盾，金属表面裂纹涡流检测中需要采集大量的数据进行分析运算，实时性要求高，数据采集与处理任务繁重，且要求系统具有友好的人机交互功能。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提出了一种新型涡流数据采集系统，所述系统采用基于双CPU架构的数据采集方案，以高性能定点DSP芯片为主处理单元，以高速单片机为从处理单元，充分发挥DSP数据处理能力强和单片机接口管理能力强、外围资源丰富的优点，使得两种处理器各司其职，并实现功能互补。本专利技术的技术方案为:一种新型涡流数据采集系统，包括控制单元、图像数据摄像单元、DSP模块、双口 RAM模块，单片机模块，数据采集与通讯系统软件；控制单元通过信号线分别与DSP模块、图像数据摄像单元、双口 RAM模块，单片机模块，数据采集模块相连接，所述DSP模块包括数据输入、数据转换和数据处理三个部分；所述数据输入包括信号缓冲、放大、滤波和Α/D转换及逻辑控制，所述数据转换包括设定PGA增益系数、产生Α/D逻辑控制，信号、串入/并出的数据转换以及地址译码，所述数据处理包括实时读取内存中的16位并行Α/D转换结果，对数字滤波、温度补偿等算法产生的数据进行处理，将数据送双口 RAM供单片机访问；所述双口 RAM模块是所述DSP模块与所述单片机模块的数据交换接口，影响着整个系统数据传输；所述单片机模块包括人机接口与通信接口，主要实现参数设定、实时数据显示、菜单操作以及与PC通信功能；所述人机接口实现对键盘与显示器的接口管理，所述通信接口实现将双口 RAM中的实时数据进行外部存储并利用上位PC机进行离线分析和管理；所述数据采集与通讯系统软件包括主要包括人机接口与通信程序、DSP数据采集与数据处理程序和逻辑控制实现；图像数据摄像单元包括摄像设备和数据处理模块，图像数据摄像单元通过信号线与所述DSP模块相连接，所述数据处理模块把摄像设备输入的二值图象进行处理，在图像上利用缺陷单片段进行处理和检测，缺陷单片段为图象某扫描行上连续黑象素构成的区域，缺陷单片段内包括左端点和右端点，生成左端点和右端点的算法思想为:输入:摄像设备输入的二值图象矩阵；输出:由缺陷单片段作为结点组成的链表；算法步骤为:设图像矩阵中第i行缺陷单片段个数为ni图象的高度为H。第I步设置δ 1，δ 2等偏差阈值；第2步扫描图象第一行(此时i = O)，检测连续黑象素构成的区域，记录为缺陷单片段，输出为新的缺陷单片段，检查第一个缺陷单片段段并形成第一个域NI，并添加到链表中，后移检测行，结合缺陷单片段的端点分量进行判别；第3步循序检查第k个缺陷单片段形成第k个缺陷单片段Nk，k为整数；第4步置i = I ;扫描图象第i行，检测连续黑象素构成的区域，记录为缺陷单片段，输出为新的缺陷单片段，检查缺陷单片段并形成第i个缺陷单片段Ni，并添加到链表中；第5步逐一处理生成的各个缺陷单片段段；对于某个缺陷单片段D，首先循序检查已形成的各个结点N记录到数据存储单元中，检查已形成链表的下一个结点N，直至处理完第ni个缺陷单片段；第6步判断是否满足i < H若是,则结束；否，i = i+Ι,转第4步。缺陷单片段提取算法已提取出原图象缺陷轮廓边界的缺陷单片段，由于缺陷单片段的左端点和右端点都是成对出现，对于线宽为I的情况，成对出现的缺陷单片段的两个端点重合为一点，因此对缺陷单片段的左端点和右端点，则取其中点，这样由中点组成的点列就代表了缺陷段的轮廓边界，以这些点列为基础，用η次B样条函数来拟合曲线，就获得了缺陷区域。本专利技术具有如下有益效果:I)本专利技术系统具有精度高、响应速度快的特点。2)本专利技术性能可靠、工作稳定；3)本专利技术信噪比高，数据处理能力强，数据处理准确。【具体实施方式】在本专利技术算法中，所述DSP模块通过DSP数据采集与数据处理程序实现数据采集与处理之后将采集数据存储至所述双口 RAM模块，所述单片机模块通过逻辑控制实现程序对存储在双口 RAM模块中的数据进行处理和访问，并通过人机接口与通信程序与上位PC机进行通信，完成数据的离线分析和处理。本专利技术包括控制单元、图像数据摄像单元、DSP模块、双口 RAM模块，单片机模块，数据采集与通讯系统软件；控制单元通过信号线分别与DSP模块、图像数据摄像单元、双口 RAM模块，单片机模块，数据采集模块相连接，所述DSP模块主要包括数据输入,数据转换和数据处理三个部分。数据输入主要包括信号缓冲、放大、滤波和Α/D转换及逻辑控制等环节。其中，缓冲仪用放大器AD620具有输入阻抗高、输出阻抗低的特点以利于实现通道阻抗匹配。采用ΜΑΧ275滤波器构成四阶Butterworth带通滤波单元，其中心频率范围最高可达300kHz，具有通带内最大平坦度的幅频特性和合理的过度带衰减速率。程控增益放大器(PGA)由两片AD526级联构成，增益系数有16种选择，最大为256，可根据需要由软件设定，以保证系统具有较大的动态测幢范围，并减小信号转换的镀化误差。Α/D转换部分由16位Α/D芯片MAX195和高精度的基准电源MAX6241组成，转换结果以串行格式输出。为实现温度补偿，采用一线式温度传感器DS18820来监测系统环境温度，精度为±0.5°C。MAX195是Maxim公司推出的16位逐次逼近式A/D转换器，仅9.4us的转换时间，内置采样/保持电路，三态串行数据输出(高位在前)，且具有自校准能力。所述数据转换主要设定PGA增益系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王金鹤，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：发明
国别省市：