--激光制導(dǎo)自動(dòng)跟蹤焊接系統(tǒng)

　　圖像采集

　　攝像頭通過通用輸入輸出端口連接至TC1797，以連接數(shù)據(jù)和控制并行總線。全局計(jì)時(shí)器0(GT0)和全局計(jì)時(shí)器單元0(GTC0)用于生成攝像頭主時(shí)鐘脈沖，以控制攝像頭幀速率。

　　TriCore TC1797的通用輸入輸出端口可支持的數(shù)據(jù)率約為296kHz，這表示100×100像素圖像的理想幀速率為29.6fps(1字節(jié)/像素)。圖像應(yīng)保存在一個(gè)10 Kb的陣列中。平均而言，采集圖像耗時(shí)約200毫秒。

　　采用大津方法處理圖像

　　采用大津閾值法來處理所采集的圖像，以自動(dòng)計(jì)算出在變化不定的照明條件下的最優(yōu)閾值。利用大津方法，我們盡一切可能找到能最大限度地降低類內(nèi)方差值(即，兩個(gè)類的方差的加權(quán)總和)的閾值：

　　權(quán)數(shù)ωi是被閾值t分隔開的兩個(gè)類的概率， 是這兩個(gè)類的方差。

　　大津法表明，最大限度地降低類內(nèi)方差值，等同于最大限度地提高類間方差值：

　　其中，ωi是類概率，μi是類平均數(shù)，相應(yīng)地，這個(gè)值可以迭代更新。這種方法產(chǎn)生了一個(gè)簡(jiǎn)單而又有效的算法：

　　1. 計(jì)算各個(gè)亮度條件下的直方圖和概率

　　2. 設(shè)置初始ωi(0)和μi(0)

　　3. 逐一計(jì)算所有可能的閾值t = 1 … 最高亮度

　　1. 更新ωi和μi

　　2. 計(jì)算 

       4. 對(duì)應(yīng)于最大的理想閾值。

　　采用上述算法，處理所保存的圖像。經(jīng)處理的圖像將保存到另一個(gè)10 Kb陣列中。確定最優(yōu)閾值后，計(jì)算出中線(單像素寬線)。下一步是從中線中找到結(jié)合點(diǎn)。由此得到的坐標(biāo)值將被輸出至先入先出堆棧。處理每幀圖像的平均用時(shí)約為65毫秒。

　　處理前

　　處理后

　　先入先出緩沖區(qū)

　　利用先入先出循環(huán)緩沖區(qū)來保存圖像處理模塊計(jì)算得到的坐標(biāo)值。然后，伺服電機(jī)模塊將利用這些坐標(biāo)值來將焊槍移動(dòng)至相應(yīng)的位置。攝像頭的初始坐標(biāo)值是0，而焊槍的初始坐標(biāo)值則是CIRCULAR_BUF_SIZE-1。根據(jù)攝像頭與焊槍之間的步數(shù)，在匯編時(shí)決定先入先出緩沖區(qū)的大小。

　　伺服電機(jī)(焊槍移動(dòng)Y和Z軸)

　　利用GPTA0和GPTA1中的LTC，生成脈寬調(diào)制信號(hào)。利用兩個(gè)HS-5645MG伺服電機(jī)來控制焊槍的水平(Y軸)和垂直(Z軸)移動(dòng)。將根據(jù)先入先出緩沖區(qū)中保存的坐標(biāo)值，計(jì)算出伺服電機(jī)需要移動(dòng)的距離。

　　根據(jù)先入先出緩沖區(qū)中保存的y坐標(biāo)值，調(diào)節(jié)伺服電機(jī)0(水平方向)。伺服電機(jī)0的步數(shù)范圍是-70至65(移動(dòng)距離為63毫米)。伺服電機(jī)的步長(zhǎng)精度為136/63 = 0.46毫米。負(fù)值表示朝靠近金屬板方向移動(dòng)，正值表示朝遠(yuǎn)離金屬板方向移動(dòng)。

　　伺服電機(jī)1(垂直方向)的步數(shù)范圍是-85至59(移動(dòng)距離為67.5毫米)。伺服電機(jī)的步長(zhǎng)精度為67.5/145 = 0.46毫米。負(fù)值表示焊槍向下移動(dòng)，正值表示焊槍向上移動(dòng)。