基于TMS320C6416 DSP的钢材焊接割面超声波成像系统设计.doc
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1、基于TMS320C6416 DSP的钢材焊接割面超声波成像系统设计引言在对钢材焊接割面进行超声波无损检测中,超声波回波信号经过换能器转换为电信号,经过模数转换为数字信号.为了获得检测物件的二维灰度图像,需要将数字信号高低转换为不同灰度级别.如果获得检测物件的二维伪彩色图像,需要将数字信号按照预先定义的调色板配色.由于检测物件.检测设备性能和检测环境影响,获得的超声波回波信号存在不同程度的噪声,利用模数转换后的数字信号进行超声波二维成像时,得到的图像质量达不到识别检测物件缺陷的要求,主要表现为图像模糊,缺陷区域的图像和非缺陷区域图像边界不明显.为了提高图像质量,抑制噪声影响,必须对图像进行降噪处
2、理.图像增强和边缘锐化等处理,从而达到识别缺陷的要求,同时对选取的图像处理算法一定要考虑超声波无损检测实时性要求和图像特征不同.1.超声波成像系统构成考虑到实际检测在线实时性需要,超声波成像系统选择了TI公司的TMS320C6416DSK作为DSP基础开发平台,其具有各16K字节一级数据和程序缓存,1M字节二级统一映射存储器或者缓存,720MHz主频,加上内部特有的硬件乘法器.并行多功能单元.哈佛总线结构.专用寻址单元和流水处理结构,非常适合于实时性很高的应用,同时TI公司提供针对TMS320C6416优化的图像支持库API函数,在硬件和软件两个方面都可以保证超声波无损检测中成像的要求.超声波
3、成像仪系统结构主要包括超声波传感器FUS.模拟电子开关MAX4624.传感器处理器XRD98L23.缓冲驱动器SN74HC244.TMS320C6416DSK.USB控制器CY7C68001和上位机及软件.超声传感器产生超声波声信号,接收超声回波信号转换成电信号,通过模拟电子开关,模拟信号进入传感器处理器完成放大和A/D转换,转换后的数字信号进入缓冲驱动器,最后进入TMS320C6416完成超声波检测物件二维图像处理,处理后的图像通过USB控制器上传到上位机软件,进行演示.分析和存储.2.超声波成像系统接口设计TMS320C6416具有丰富的编程资源,包括外部存储器接口EMIF.增强直接存储器
4、访问EDMA.多通道缓冲串口MCBSP.定时器TIMER.中断和通用输入输出GPIO等.TMS320C6416 DSK充分将这些编程资源进行了外围扩展.超声波成像仪主要接口设计如图1所示.图1描述了TMS320C6416与外围硬件接口设计,其中细实线箭头表示数据信号流程,细虚线箭头表示控制信号流程.3.超声波成像处理检测物件的超声波数据经过重构后可用二维矩阵f(x,y)表示.其中m为X方向的像素点数,n为Y方向的像素点数,f(x,y)为点(x,y)的灰度值.超声图像中的每个像素点与检测的每个采样点对应.但是由于超声图像中的每个像素点是相邻的,而检测物件上的每个采样点却是不相邻的,所以超声图像中
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