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基于ARM和FPGA的嵌入式超声探伤系统

来源:    作者:    发布时间:2016-08-24 08:05:06    浏览量:

超声探伤系统同时要处理的任务比较多,而且实时性要求高,因此在程序中使用多线程技术。和单线程相比,多线程程序可以并行执行多个操作,事件可以在他们到达后立刻得到处理。如图3所示,本系统可以分为三个线程,分别为:(1)主线程%20用MiniGUI实现实时探伤、参数下载和报表打印三个模块的功能;(2)%20读数据线程%20用于读取实时探伤数据;(3)网络线程%20向上位机传送探伤数据并接收上位机的控制命令。

图3%20应用软件框架示意图

在探伤仪上,我们以MiniGUI为基础来实现界面功能,在上位机上使用VC++6.0来开发并采用WinSock技术来实现网络功能。%20MiniGUI是嵌入式%20Linux%20系统下一个轻量级的图形用户界面支持系统,%20具有占用资源少、高性能、高可靠性和可配置等特点,该技术目前已比较成熟,%20并已成功应用到很多嵌入式项目。www.51kaifa.com

%20%20远程监控是指将控制和网络结合起来,通过计算机网络技术实现在异地对现场设备的监测和控制。在国外,已有公司开发了AutoNDT软件,将网络技术贴片电感用于超声探伤中,通过Internet实现了远程探伤诊断和联网,并具有强大的本地数据处理功能[4]。如图4所示,远程监控系统采用客户端/服务器(C/S)模式,将探伤仪器设为服务器,上位机设为客户端。由于超声探伤常用于比较重要的行业,如火车钢轨、锅炉等缺陷的检测,因此要求探伤数据准确性高,能够真实地、完全地再现检测检测现场的数据[5]。为实现这个目的,本项目网络连接采用TCP/IP面向连接的协议,来确保探伤数据传输的准确性。

图4 网络系统结构图

探伤过程中,在上位机和探伤仪器上同步显示了同样的探伤波形及参数,在上位机上还可以通过网络向探伤仪下载仪器参数。因此,有经验的探伤专家可以通过上位机远程监测和指导探伤过程,或者当探伤环境比较恶劣或危险时,探伤人员就不用亲自到现场,只需在办公室里通过网络来遥控探伤仪进行探伤,大大提高了探伤的自动化程度与灵活性。

5 结语

利用FPGA在高速信号采集及数字信号处理方面的优势,ARM9 CPU强大的控制及接口功能,以及嵌入式Linux和MiniGUI为网络、可视化图形界面、多线程等编程提供的便捷高效的底层支持,免费和开放原码的优良特性,开发出的嵌入式通用探伤仪具有性能优异,功能丰富、可靠性高、界面友好、操作方便、性价比高等诸多优点,在工业数字探伤仪领域有极强的竞争力。另外,一方面,由于有高性能FPGA做底层支持,便于先进的信号处理方法在此仪器上的升级(比如说小波变换和时频分析理论应用于超声信号的处理);另一方面,由于有功能强大,升级方便的Linux操作系统支持,为系统在硬件扩展和应用软件升级等方面都提供了极大的便利。设计的超声探伤系统具有完善的软件功能,通过TCP/IP实现C/S模式下的跨平台通信,可以对超声探伤进行远程监控。

参考文献:

[1]蔡利民.基于ARM的信息家电远程控制系统得设计[J].微计算机信息,2006,11-2,149-151

[2]廖高华, 余红粒, 唐钢.基于嵌入式计算机的超声检测系统[J].仪表技术与传感器,2006. 4www.51kai扁平线圈电感器fa.com

[3]Samsung Electronics Co., Ltd.S3C2410A USER'S MANUAL, 2004

[4]KM.Abd El-Ghany; M.M.Farag; “AutoNDT:New Software for Remote Ultrasonic Scanning Via Internet”, NDT&E International, Volumn:35,2002

[5]郭其一, 吴松, 贾鹏.基于网络的跨平台远程状态检测与故障诊断系统研究[J]中国科技信息,2005.11

导师批注:该论文结合实际项目的开发过程,详细阐述了通过ARM和FPGA构造嵌入式超声探伤系统的步骤,从硬件结构设计到软件设计全方面地总结了项目设计的要点,观点新颖,方案实用,可以作为一种嵌入式实施方案举一反三地移植到新的应用上。

创新观点:

1、 将ARM和FPGA构建嵌入式系统,并应用于超声检测系统,实现高速超声信号采集和处理,并且数据存储容量大。www.51kaifa.com

2、 构建跨平台网络通信系统,实现对超声探伤的远程监控,不但可以在远程监测超声探伤过程,还可以下载仪器参数控制探伤仪。

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