基于機(jī)器視覺的軍用電子元器件監(jiān)測平臺(tái)設(shè)計(jì)

楊恒　李龍剛

軍用電子元器件監(jiān)測平臺(tái)可以通過信息化、自動(dòng)化的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的制造和檢測過程監(jiān)測，是工業(yè)2.0的典型代表之一。在眾多監(jiān)測技術(shù)手段中，機(jī)器視覺具有直觀、精確、升級空間大等顯著優(yōu)勢，是工業(yè)自動(dòng)化的主流研究方向。機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷，本文基于傳感器技術(shù)，利用機(jī)器視覺設(shè)計(jì)元件器檢測平臺(tái)，讓電子元器件監(jiān)測平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能化、可視化，對于電子元器件維護(hù)維修運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測具有巨大的推動(dòng)作用。

（一）軍用電子元器件監(jiān)測平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法

對于電子元器件模擬監(jiān)測平臺(tái)中龐大的數(shù)據(jù)收集方式，目前主要有三種方式。這三種方式都可以產(chǎn)生我們所需要的各種模擬收集數(shù)據(jù)。下圖為三種方式的示意圖：

圖1 擬監(jiān)測平臺(tái)中數(shù)據(jù)包途徑

對于上圖中顯示的每一條途徑，之前的檢測平臺(tái)都是用歸結(jié)式的完具體信號監(jiān)測的理論，所以不同的平臺(tái)之間數(shù)據(jù)無法共通，這樣就會(huì)出現(xiàn)成本較高、工作效率較低的情況。通常監(jiān)測平臺(tái)可以監(jiān)測到的信號可分為電子信息化信號、虛擬數(shù)值信號和脈沖信號三種類型。傳統(tǒng)監(jiān)測平臺(tái)會(huì)直接用處理器收集出來其他采集器的信息信號，然后用指示燈或者液晶顯示器大致地表明即可，不會(huì)有太多詳細(xì)的數(shù)據(jù)。

本文參是運(yùn)用離散型完整信號監(jiān)測平臺(tái)的設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)一個(gè)基于離散型完整信號監(jiān)測平臺(tái)的電子元器件模擬監(jiān)測平臺(tái)。平臺(tái)將根據(jù)檢測到的信號類別不一樣，自動(dòng)把整個(gè)檢測平臺(tái)分離為三個(gè)離散式的監(jiān)測模塊，用于收集和發(fā)送不同終端檢測到的數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)主線發(fā)送到終端控制平臺(tái)中。終端控制平臺(tái)對發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行自主地識別、拆分、過濾以及計(jì)算之后，最終將最有實(shí)效性最詳實(shí)的數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器的對應(yīng)位置上。終端控制平臺(tái)可以隨時(shí)更新前端傳來的數(shù)據(jù)，隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選計(jì)算，滾動(dòng)顯示各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息，這樣就能有利于不同平臺(tái)之間的聯(lián)合運(yùn)行工作。

（二）軍用電子元器件監(jiān)測平臺(tái)的搭建

本文采用的控制器局域網(wǎng)絡(luò)通信模塊，是一款基于調(diào)控器和高速收發(fā)器的控制器局域網(wǎng)絡(luò)通信模塊。在實(shí)際運(yùn)行中，可為后端總線提供發(fā)送兩個(gè)相同數(shù)值但是正負(fù)相反的數(shù)據(jù)總線，可以通過比較這兩個(gè)信號的電力壓力的相減數(shù)值來判斷邏輯狀態(tài)。

圖2 模擬量信號采集節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖

本文設(shè)計(jì)的檢測平臺(tái)的軟件技術(shù)運(yùn)營是在嵌入式系統(tǒng)之下可以運(yùn)行的。嵌入式系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)辨別篩選，選擇實(shí)際功用最強(qiáng)，成本最低，能量消耗和功率消耗最少并且能夠提高平臺(tái)運(yùn)行效率的最優(yōu)算法。這種嵌入式系統(tǒng)不僅僅具有大部分系統(tǒng)都有的簡單操作平臺(tái)的特點(diǎn)，而且其本身就能對內(nèi)部的軟硬件的組裝和檢修進(jìn)行一系列高效率的管理操作。設(shè)計(jì)平臺(tái)的管理軟件發(fā)出的數(shù)據(jù)要求的程序，并將這些要求翻譯為數(shù)據(jù)處理的命令并交由終端處理操作平臺(tái)及計(jì)算機(jī)中其他電子組件進(jìn)行處理的內(nèi)核是所有系統(tǒng)的中心軟件組件。而在實(shí)際的工作投入中，普遍會(huì)在已有的相像的平臺(tái)內(nèi)核上進(jìn)行恰當(dāng)?shù)匦薷?，設(shè)計(jì)一套屬于單位企業(yè)私用平臺(tái)的文件包。

本文中的內(nèi)核處理是在原有內(nèi)核的源程序的邏輯驅(qū)動(dòng)器的最上一級目錄下輸入本課題中的內(nèi)核配置是以下面的方式進(jìn)行的，在內(nèi)核源代碼的根目錄下運(yùn)行圖形化的內(nèi)核配置指令即可進(jìn)入操作頁面。對于接收波頻濾出儲(chǔ)存器和接收信息屏蔽寄存器的具體操作數(shù)值可以根據(jù)儀器的濾波，屏蔽寄存器真值表進(jìn)行設(shè)置。對于虛擬化信號數(shù)據(jù)包收集，設(shè)置檢測屏蔽有限存貯容量的高速存貯部件數(shù)值為0，在局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制器標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)要求下，報(bào)文驗(yàn)收屏蔽標(biāo)識符為11位，數(shù)據(jù)塊發(fā)送單元的查收和屏障標(biāo)志顯示主要由兩種型號的信號儲(chǔ)存器組成。把這兩種型號的儲(chǔ)存器分別設(shè)置成OXFF和OXEO。上述操作可以關(guān)閉數(shù)據(jù)塊發(fā)送單元的驗(yàn)收屏蔽裝置，因此只有和驗(yàn)收屏蔽寄存器的數(shù)據(jù)包標(biāo)志一致的信號才能被接收?；诖?，平臺(tái)可以開展高效率運(yùn)行，到此就完成了平臺(tái)的搭建。

運(yùn)用本文所設(shè)計(jì)的機(jī)器視覺檢測平臺(tái)和傳統(tǒng)檢測平臺(tái)，進(jìn)行五十個(gè)樣本的實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，各項(xiàng)測試結(jié)果如下表所示：

本實(shí)驗(yàn)主要對兩種平臺(tái)的參數(shù)調(diào)節(jié)功能、報(bào)警提示、模擬信號量檢測功能、脈沖信號功能和數(shù)字量化信號監(jiān)測功能進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩類平臺(tái)在基本的工作信號接收上都能達(dá)到工作效率的要求。但是在報(bào)警提哦是和數(shù)字量化的信號監(jiān)測兩方面，由圖表可知，本文所設(shè)計(jì)的機(jī)器視覺檢測平臺(tái)要比傳統(tǒng)檢測平臺(tái)的精準(zhǔn)度更高。由此可見本文設(shè)計(jì)的平臺(tái)的實(shí)用性。

電子元器件監(jiān)測平臺(tái)領(lǐng)域是一項(xiàng)觸及到多項(xiàng)理論技術(shù)的復(fù)雜領(lǐng)域。在平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程中，不斷地對變量進(jìn)行調(diào)整研究，力求尋找到最高效率的運(yùn)行方式。從最后的測試結(jié)果來看，文中所設(shè)計(jì)的模擬監(jiān)測平臺(tái)能夠比之前的監(jiān)測平臺(tái)更有效地進(jìn)行監(jiān)測工作。但由于現(xiàn)階段理論發(fā)展的原因，還有很多地方可以在未來的技術(shù)發(fā)展中做進(jìn)一步的改進(jìn)和提高。