OV7620在拉线检测中的应用

孟庆里++张军

摘 要：本文论述了基于OV7620摄像头的小包拉线检测的实施方案，本检测器主要解决了不同宽窄的透明拉线和白拉线在使用过程中检测不准和误检等不良现象。本设计是由VO7620高速数字摄像头、微处理器、触摸屏等部分组成。通过触摸屏可方便的修改拉线检测器的参数，从而检测拉线的有无和偏移。

关键词：GDX1/GDX2包装机组；拉线；OV7620；ARM

中图分类号：TP212.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0046-02

1 引言

目前，我国卷烟厂对小包烟盒上使用的拉线检测器主要采用透射式的光电池拉线检测器或者是简单的光电传感器方式，以上拉线检测器在卷烟厂中普遍存在以下缺点：随着烟草业的发展，各烟草厂家在卷烟包装方面使用各种新的卷烟材料以适应市场求新求变的需要。在拉线方面更多的所使用的各种透明拉线，白拉线等，更有甚者拉线的宽度也只有原拉线的三分之二；由于透射式的光电池拉线检测器或者是简单的光电传感器方式在检测原理上存在的缺陷，对这些新型透明拉线的检测灵敏度明显显得不足，甚至无法检测，导致误检、漏检的情况频繁出现，严重影响产品的质量。另外采用透射式的光电池拉线检测器的光源使用寿命也只有1年左右，更换频繁，增加了维修难度。视频拉线检测器采用最新的OV7620高精度数字摄像头作为图像采集传感器，采用ARM单片机对采集的信息进行图像分析方法，可以对透明拉线、金拉线、激光烫银、白拉线等拉线的有无、偏移等进行的检测，是原透射式的光电池拉线检测器换代产品。

2 OV7620的特点

OV7620是一种高分辨率的CMOS数字图像传感器，有效像素单元为664（水平方向）x492（垂直方向）像素，内部集成了感光单元和10位双通道A/D转换器，输出8位图像数据，其中：数字信号输出Y0...Y7为亮度信号，数字信号输出UV0...UV7为色度信号。数据输出格式：YCrCb 16bit/8bit selectable：60Hz 16 Bit YCrCb 4：2：2 - 640x480

60Hz 8 Bit YCrCb 4：2：2 - 640x480。攝像头主要的采样格式有YCbCr 4：2：2（Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3 ）、YCbCr 4：2：0（一行是4：2：0的话，下一行是4：0：2）、YCbCr 4：1：1（水平方向上对色度进行4：1抽样）和 YCbCr 4：4：4（三个分量信息完整）。图像格式：VGA、QVGA端口接口：RGB Raw Data Digital Output 16Bit/8Bit selectable，

CCIR601，CCIR656，ZV 端口：支持8/16 位视频数据SCCB接口，最大速率支持400 kBit/s。YCrCB或YUV输出格式，支持TV或监视器显示功能。OV7620还具有自动增益和自动白平衡控制，能进行亮度、对比度、饱和度、Y校正等多种调节功能，其视频时序产生电路可产生奇偶场同步（FODD）、像素同步信号（PCLK）等多种信号输出。

3 硬件设计

视频拉线检测器是有OV7620数字摄像头、ARM微控制器STM32F407ZE、触摸屏采用富士的TS1070series触摸屏、电源电路等组成。其原理框图如图1所示。

STM32F407ZE是一款高性能的ARMCortex-M132位精简指令集的核心单片机，它的运行频率可高达168MHz，支持所有数据处理指令和数据类型，它还实现了全套数字信号处理器指令和内存保护单元，提高了应用程序的安全性。STM32F407ZE采用高速嵌入式存储器，同时有多达4个字节的备份存储器，它是拉线检测器的核心。

OV7620数字摄像头的主要功能是采集拉线图像信号，并对获取的图像信号进行去噪滤波、放大、A/D转换等处理，处理后的数字信号送给ARMSTM32F407ZE处理器进行二次处理。ARMSTM32F407ZE接收到来自OV7620数字图像信号后，先存放到指定的存储单元，接收完图像信号以后，进行数据处理和识别，并将数据处理结果与设定的标准值进行比较，比较的结果以OC门的方式送到输出电路。信号的另一路送到触摸屏。

触摸屏采用富士的TS1070series屏，该屏7英寸宽屏，显示分辨率为800*480点，背光灯为LED，FROM为10.5MB，SRAM为128KB，有6个外部通信接口，其中COM1为并口的RS-422/485接口，COM2和COM3为串口的RS-232/485（两线）接口，一个网络通讯接口及两个USB（A型）和USB（B型）。本设计采用COM3的RS-485（两线）接口与ARM相连，由于富士触摸屏的内核控制协议对用户已经开放，所以ARM就相当于PLC一样与触摸屏进行人机交互。触摸屏的任务有两个，一是显示拉线图像信号，二是与ARM进行人机交互，显示拉线的当前值、标准值等，也可以对标准值进行设置。

由于卷烟厂供给的电源是+24V，为此经过7805稳压到5V给OV7620用，再利用W1117稳压到3.3V给STM32F407ZE用。

4 软件设计

基于OV7620拉线检测器的软件设计，它包括自学习功能和数据信息处理等。系统的主程序模块软件流程图如图2检测器主程序流程图所示。

系统上电后，首先对VO7620和ARMSTM32F407ZE进行初始化，然后判断是否有自学习键按下，如果有则根据当前的实时值调整标准值，如果没有自学习键按下，STM32F407ZE快速中断口 EINT0 检测到图像帧信号时，STM32F407ZE开始采集图像数据，并储存到数组中，图像采集完后与设定的标准值进行比较，从而输出拉线的有无和偏移信号，供给卷包机剔除用。

5 结语

目前，该检测器已经在沈阳卷烟厂、四平卷烟厂、长春卷烟厂安装了30多台，准确率100%，具有广泛的使用前景。

参考文献

[1]孙志强，贾会志编.ZB45/ZB25型包装设备电气维修[M].河南科学技术出版社，2014.

[2]张永瑞，编.电子测量技术（第2版）[M].西安电子科技大学出版社，2011.

[3]康华光，编.电子技术基础（模拟部分）（第6版）[M].高等教育出版社，2014.

[4]刘艳萍，编.DSP技术原理及应用教程（第3版）[M].北京航空航天大学出版社，2012.

[5]邱春玲，编.单片机与嵌入式系统基础[M].机械工业出版社，2015.