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(多图) 一种多通道视频同步采集方案

杨国田?? 金胜骞?? 卢兴国 电子设计工程?? 2012年06月11日 ?? 收藏0

  2 多通道视频采集同步方案

  多个视频采集模块的同步采集依赖RS485同步广播实现,同步广播的发出者是一个独立的单片机定时模块,称为同步器,其同步报文的播发间隔可以根据需要设定,但不能超过摄像头的最高帧速率。

  2.1 同步器的结构原理

  同步器的结构如图5所示。该模块由单片机、设定按钮、状态及播发间隔显示以及RS485发送接口等组成。其中设定按钮用于根据需要改变播发间隔,显示部分用于显示工作状态并配合实现参数设定。这里采用PS485接口的目的之一是便于实现广播式通信,二是各个采样模块距离达数十米,且工业现场往往存在电磁干扰,如果采用RS232难以保证可靠通信。其次,没有采用直接中断式同步的原因是希望通过RS485播发采样序列号,以实现更大时间跨度的同步。事实上,本系统中的网络拓步结构是以同步器为主节点、其他所有采集模块为从节点的主从式总线结构。

图5 同步器的结构原理简图
图5 同步器的结构原理简图

  同步器启动后,AT89C2051单片机通过内部定时器确定时间间隔,然后定时向RS485总线播发采集同步信号,每个采集器必然同时收到同步信号,并通过完全相同的程序启动采集,同步信号内部含有采样序号,ARM平台获取采样数据并上传时,数据包中将包含这个采样序号,这样可以避免由于以太网传输延迟而导致的各个采集模块数据错误匹配问题。

  2.2 视频同步采集系统总体结构

  整个同步采集系统的总体结构如图6所示。运行过程中,同步器按照既定的间隔定时播发含有序列号的同步消息,通知采集模块进行视频采集,然后连同序列号打包后通过集线器发送到主控计算机,由主控计算机进行后续的位移判别、计算等工作,最终给出整体振动情况。

图6 视频同步采集系统总体结构
图6 视频同步采集系统总体结构

  3 同步精度分析

  1)以太网传输延迟问题本文介绍的系统采用RS485总线定时播发含有序列号的报文来实现多采集模块的同步。序列号的生成规则采用简单的0~255循环方式,如果摄像头的采集速率为25帧/秒,那么再次播发相同序列号的时间间隔超过10 s.则只要以太网的传输延迟不超过10s,在主控计算机端处理采样数据时就不会出现匹配错误。

  2)采集启动延迟问题各个采集模块是同一个方案的多个拷贝,结构、程序完全相同,因此对RS485同步报文的响应处理延迟也应该是相同,唯一可能造成采样启动时间误差的因素就是以太网传输过程的管理,实验证明这种时间误差在10ms量级,这相对于200~300 ms的带钢振动周期来讲是可以忽略的。

  4 结束语

  笔者分析研究了通过视频采集实现带钢振动检测的原理与方法,探讨了空间、时间分辨率确定原则;采用自制同步器,通过BS485总线定时播发同步报文,实现了多个视频采集模块的同步采样;在同步报文中添加序列号,避免了因以太网传输延迟的不确定性而可能造成的各个采集模块之间的数据包匹配错误问题;为镀锌生产线的带钢振动整体检测提供了一种可行的方案。

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带钢振动检测? 视频采集? 同步采集? 串行通信?

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