基于DSP的自动磁粉探伤系统

　　磁粉探伤是铁磁性材料表面及近表面探伤的常用方法，自动磁粉探伤系统用计算机代替人眼判断缺陷，实现零件在线检测，降低了操作者的劳动强度，提高了零件检测的效率和可靠性.现有的自动磁粉探伤系统[1]的裂纹图像处理识别部分是在PC机上进行的，虽然具有形式简单、通用性强等特点，但属于非专用设备，因而体积较大，在对实际系统集成时有一定困难，现场使用不便.若以DSP为主处理器构成独立的图像处理系统对裂纹进行识别，则因其为独立系统设备，不但体积小，应用灵活简便，而且不必考虑操作系统的兼容性和无故死机等一系列问题，因而备受关注.在自动磁粉探伤检测系统中，开发基于DSP的裂纹图像处理板卡对整个系统应用于实际有重大意义.

　　1总体设计方案

　　基于DSP的裂纹自动磁粉探伤系统，采用以DSP为核心的专用板卡代替PC机，完成工件表面裂纹信息的采集、处理与识别，其主要模块有:存储器扩展模块、A/D转换模块、CPLD译码逻辑控制模块、UART模块、电源模块、TMS320VC5410主处理器模块、扩展接口模块，以及其他外围电路，依靠这些模块实现系统的流程控制，现场图像数据的采集、处理，裂纹的识别，以及与PC机的通信等功能.系统的总体结构框架如图1所示.系统的PC机主要用于接收DSP上传的裂纹判别结果，进行数据归档.

　　2系统的硬件电路

　　2.1DSP主处理器

　　系统采用Tl公司的高性能信号处理芯片TMS320VC5410，以PGE形式封装，共有144条引脚，运算速度可达100Ml/s，片内具有64k字的数据存储空间和16k字的程序存储空间.主要特点有:(a)内部采用哈佛结构;(b)流水线作业;(c)具有专用的乘法器;(d)片内自带DMA模块;(e)多总线结构保证了在一个机器周期内，可以同时访问数据空间和程序空间.该芯片可以解决传统芯片的总线冲突问题，使系统的速度和效率大大提高.

　　C54lODSP芯片的电源电压有2种，分别是3.3V与1.8V，其中3.3V供I/O接口使用，l.8V主要供内部器件使用，包括CPU和其他的外设逻辑.产生电源的芯片比较多，这些芯片又可分为线性和开关2种，由于本系统是在室内供电情况下工作，对功耗要求不苛刻，所以采用线性供电芯片TPS73HD318.鉴于目前对系统功能的需求，C5410DSP的HPI口(主机接口)和2个MCBSP口没有使用，但对其进行了扩展，以便做进一步的系统开发.在扩展HPI时使用总线隔离芯片SN74LVTH16245进行总线驭动和电平转换.

　　2.2图像采集及A/D转换模块设计

　　视频图像采集的A/D转换方法基本上可分为2大类:自动图像采集和基于处理器的图像采集.前者的特点是图像数据采集不占用CPU的时间，实时性好，适合动态图像的采集，但电路较复杂、成本高;后者数据采集占用CPU的时间，对处理器的速度要求高，但电路简单、成本低、易于实现，能够满足某些图像采集系统的需要.针对本系统图像采集与转换的特点，选择后者.