OV7620在拉線檢測中的應用

孟慶里++張軍

摘 要：本文論述了基于OV7620攝像頭的小包拉線檢測的實施方案，本檢測器主要解決了不同寬窄的透明拉線和白拉線在使用過程中檢測不準和誤檢等不良現象。本設計是由VO7620高速數字攝像頭、微處理器、觸摸屏等部分組成。通過觸摸屏可方便的修改拉線檢測器的參數，從而檢測拉線的有無和偏移。

關鍵詞：GDX1/GDX2包裝機組；拉線；OV7620；ARM

中圖分類號：TP212.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）07-0046-02

1 引言

目前，我國卷煙廠對小包煙盒上使用的拉線檢測器主要采用透射式的光電池拉線檢測器或者是簡單的光電傳感器方式，以上拉線檢測器在卷煙廠中普遍存在以下缺點：隨著煙草業的發展，各煙草廠家在卷煙包裝方面使用各種新的卷煙材料以適應市場求新求變的需要。在拉線方面更多的所使用的各種透明拉線，白拉線等，更有甚者拉線的寬度也只有原拉線的三分之二；由于透射式的光電池拉線檢測器或者是簡單的光電傳感器方式在檢測原理上存在的缺陷，對這些新型透明拉線的檢測靈敏度明顯顯得不足，甚至無法檢測，導致誤檢、漏檢的情況頻繁出現，嚴重影響產品的質量。另外采用透射式的光電池拉線檢測器的光源使用壽命也只有1年左右，更換頻繁，增加了維修難度。視頻拉線檢測器采用最新的OV7620高精度數字攝像頭作為圖像采集傳感器，采用ARM單片機對采集的信息進行圖像分析方法，可以對透明拉線、金拉線、激光燙銀、白拉線等拉線的有無、偏移等進行的檢測，是原透射式的光電池拉線檢測器換代產品。

2 OV7620的特點

OV7620是一種高分辨率的CMOS數字圖像傳感器，有效像素單元為664（水平方向）x492（垂直方向）像素，內部集成了感光單元和10位雙通道A/D轉換器，輸出8位圖像數據，其中：數字信號輸出Y0...Y7為亮度信號，數字信號輸出UV0...UV7為色度信號。數據輸出格式：YCrCb 16bit/8bit selectable：60Hz 16 Bit YCrCb 4：2：2 - 640x480

60Hz 8 Bit YCrCb 4：2：2 - 640x480。攝像頭主要的采樣格式有YCbCr 4：2：2（Y0 U0 Y1 V1 Y2 U2 Y3 V3 ）、YCbCr 4：2：0（一行是4：2：0的話，下一行是4：0：2）、YCbCr 4：1：1（水平方向上對色度進行4：1抽樣）和 YCbCr 4：4：4（三個分量信息完整）。圖像格式：VGA、QVGA端口接口：RGB Raw Data Digital Output 16Bit/8Bit selectable，

CCIR601，CCIR656，ZV 端口：支持8/16 位視頻數據SCCB接口，最大速率支持400 kBit/s。YCrCB或YUV輸出格式，支持TV或監視器顯示功能。OV7620還具有自動增益和自動白平衡控制，能進行亮度、對比度、飽和度、Y校正等多種調節功能，其視頻時序產生電路可產生奇偶場同步（FODD）、像素同步信號（PCLK）等多種信號輸出。

3 硬件設計

視頻拉線檢測器是有OV7620數字攝像頭、ARM微控制器STM32F407ZE、觸摸屏采用富士的TS1070series觸摸屏、電源電路等組成。其原理框圖如圖1所示。

STM32F407ZE是一款高性能的ARMCortex-M132位精簡指令集的核心單片機，它的運行頻率可高達168MHz，支持所有數據處理指令和數據類型，它還實現了全套數字信號處理器指令和內存保護單元，提高了應用程序的安全性。STM32F407ZE采用高速嵌入式存儲器，同時有多達4個字節的備份存儲器，它是拉線檢測器的核心。

OV7620數字攝像頭的主要功能是采集拉線圖像信號，并對獲取的圖像信號進行去噪濾波、放大、A/D轉換等處理，處理后的數字信號送給ARMSTM32F407ZE處理器進行二次處理。ARMSTM32F407ZE接收到來自OV7620數字圖像信號后，先存放到指定的存儲單元，接收完圖像信號以后，進行數據處理和識別，并將數據處理結果與設定的標準值進行比較，比較的結果以OC門的方式送到輸出電路。信號的另一路送到觸摸屏。

觸摸屏采用富士的TS1070series屏，該屏7英寸寬屏，顯示分辨率為800*480點，背光燈為LED，FROM為10.5MB，SRAM為128KB，有6個外部通信接口，其中COM1為并口的RS-422/485接口，COM2和COM3為串口的RS-232/485（兩線）接口，一個網絡通訊接口及兩個USB（A型）和USB（B型）。本設計采用COM3的RS-485（兩線）接口與ARM相連，由于富士觸摸屏的內核控制協議對用戶已經開放，所以ARM就相當于PLC一樣與觸摸屏進行人機交互。觸摸屏的任務有兩個，一是顯示拉線圖像信號，二是與ARM進行人機交互，顯示拉線的當前值、標準值等，也可以對標準值進行設置。

由于卷煙廠供給的電源是+24V，為此經過7805穩壓到5V給OV7620用，再利用W1117穩壓到3.3V給STM32F407ZE用。

4 軟件設計

基于OV7620拉線檢測器的軟件設計，它包括自學習功能和數據信息處理等。系統的主程序模塊軟件流程圖如圖2檢測器主程序流程圖所示。

系統上電后，首先對VO7620和ARMSTM32F407ZE進行初始化，然后判斷是否有自學習鍵按下，如果有則根據當前的實時值調整標準值，如果沒有自學習鍵按下，STM32F407ZE快速中斷口 EINT0 檢測到圖像幀信號時，STM32F407ZE開始采集圖像數據，并儲存到數組中，圖像采集完后與設定的標準值進行比較，從而輸出拉線的有無和偏移信號，供給卷包機剔除用。

5 結語

目前，該檢測器已經在沈陽卷煙廠、四平卷煙廠、長春卷煙廠安裝了30多臺，準確率100%，具有廣泛的使用前景。

參考文獻

[1]孫志強，賈會志編.ZB45/ZB25型包裝設備電氣維修[M].河南科學技術出版社，2014.

[2]張永瑞，編.電子測量技術（第2版）[M].西安電子科技大學出版社，2011.

[3]康華光，編.電子技術基礎（模擬部分）（第6版）[M].高等教育出版社，2014.

[4]劉艷萍，編.DSP技術原理及應用教程（第3版）[M].北京航空航天大學出版社，2012.

[5]邱春玲，編.單片機與嵌入式系統基礎[M].機械工業出版社，2015.