基于FPGA的音膜音質(zhì)檢測方法的研究與實現(xiàn).pdf

1、各種小型的音響設(shè)備,如隨身聽、移動電話(手機)等產(chǎn)品設(shè)備的需求不斷增加,其產(chǎn)品的生產(chǎn)加工及其檢測就成為了市場競爭中的一大因素。其音質(zhì)的好壞直接由構(gòu)成揚聲器的重要部件音膜決定。音膜由振膜和音圈構(gòu)成,振膜和音圈的同心度是影響其性能指標(biāo)的一個重要因素。但目前國內(nèi)尚無成熟的音膜音質(zhì)檢測系統(tǒng),尚采用純?nèi)斯ひ曈X或人工視覺與機械光學(xué)儀器相結(jié)合的方法。各揚聲器生產(chǎn)廠家大多借用影像投影儀(也稱影像測試儀)通過對音膜的振膜和音圈的內(nèi)外圓邊緣的圓形提取,進行

2、同心度的間接測量。這些測量方法都是在靜止?fàn)顟B(tài)下的單個測試,無法對生產(chǎn)線上每片音膜進行逐一檢測。所以,揚聲器生產(chǎn)廠家現(xiàn)行的檢測辦法是分批次抽樣檢測,或者只對模具進行檢測。
　　 為填補該空白,本課題研究的基于FPGA的音膜音質(zhì)檢測方法,采用機器視覺、圖像處理、可編程邏輯器件等技術(shù),實現(xiàn)音膜音質(zhì)的高速高精度低成本檢測。能夠有效剔除不合格的音膜,檢測可靠性高,具有較低的漏報警率(escape rates)和誤報警率(false ala

3、rm),剔除不合格產(chǎn)品高識別率,從而保證揚聲器的音質(zhì),提高揚聲器的合格率,降低生產(chǎn)成本,有利于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟效益和在市場中的競爭力。
　　 本文主要的研究內(nèi)容可歸納如下:
　　 (一)高速高精度音膜音質(zhì)檢測硬件解決方案的研究通過分析研究音膜音質(zhì)檢測的國內(nèi)外研究背景及現(xiàn)狀,提出了基于現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA技術(shù)的音膜音質(zhì)檢測的整體方案。
　　 (二)音膜音質(zhì)檢測系統(tǒng)硬件平臺的搭建應(yīng)用模塊化的硬件設(shè)計方法

4、,構(gòu)建了基于FPGA的音膜音質(zhì)檢測系統(tǒng)的硬件平臺。該系統(tǒng)主要由圖像采集模塊、I2C配置模塊、幀存控制模塊、圖像處理模塊及VGA顯示模塊等組成,較好地解決了圖像采集、存儲、處理和顯示的問題,并為以后系統(tǒng)功能的擴展奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　 (三)基于FPGA的音膜音質(zhì)檢測算法的研究結(jié)合機器視覺檢測技術(shù),圖像處理技術(shù),現(xiàn)場可編程門陣列FPGA技術(shù)等,針對音膜的具體特征,研究出一套圖像處理算法,在對使用的圖像處理算法進行原理分析的基礎(chǔ)上

5、,對各算法進行FPGA設(shè)計與實現(xiàn)。本系統(tǒng)利用FPGA并行處理數(shù)據(jù)的特點,采用模塊化的設(shè)計方法,利用硬件描述語言Verilog語言,對音膜音質(zhì)檢測過程中用到的包括圖像灰度轉(zhuǎn)換、閾值分割與二值化、圖像濾波、邊緣檢測、曲線擬合等算法進行設(shè)計實現(xiàn)；利用MATLAB輔助FPGA的邏輯設(shè)計,采用ModelSim與MATLAB聯(lián)合仿真；對Hough圓檢測和同心度計算,由于存在復(fù)雜的浮點數(shù)計算,故采用MATLAB軟件進行設(shè)計,利用MATLAB軟件中嵌入