2 多通道視頻采集同步方案

　　多個(gè)視頻采集模塊的同步采集依賴RS485同步廣播實(shí)現(xiàn)，同步廣播的發(fā)出者是一個(gè)獨(dú)立的單片機(jī)定時(shí)模塊，稱為同步器，其同步報(bào)文的播發(fā)間隔可以根據(jù)需要設(shè)定，但不能超過攝像頭的最高幀速率。

　　2．1 同步器的結(jié)構(gòu)原理

　　同步器的結(jié)構(gòu)如圖5所示。該模塊由單片機(jī)、設(shè)定按鈕、狀態(tài)及播發(fā)間隔顯示以及RS485發(fā)送接口等組成。其中設(shè)定按鈕用于根據(jù)需要改變播發(fā)間隔，顯示部分用于顯示工作狀態(tài)并配合實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定。這里采用PS485接口的目的之一是便于實(shí)現(xiàn)廣播式通信，二是各個(gè)采樣模塊距離達(dá)數(shù)十米，且工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)往往存在電磁干擾，如果采用RS232難以保證可靠通信。其次，沒有采用直接中斷式同步的原因是希望通過RS485播發(fā)采樣序列號(hào)，以實(shí)現(xiàn)更大時(shí)間跨度的同步。事實(shí)上，本系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)拓步結(jié)構(gòu)是以同步器為主節(jié)點(diǎn)、其他所有采集模塊為從節(jié)點(diǎn)的主從式總線結(jié)構(gòu)。

　　同步器啟動(dòng)后，AT89C2051單片機(jī)通過內(nèi)部定時(shí)器確定時(shí)間間隔，然后定時(shí)向RS485總線播發(fā)采集同步信號(hào)，每個(gè)采集器必然同時(shí)收到同步信號(hào)，并通過完全相同的程序啟動(dòng)采集，同步信號(hào)內(nèi)部含有采樣序號(hào)，ARM平臺(tái)獲取采樣數(shù)據(jù)并上傳時(shí)，數(shù)據(jù)包中將包含這個(gè)采樣序號(hào)，這樣可以避免由于以太網(wǎng)傳輸延遲而導(dǎo)致的各個(gè)采集模塊數(shù)據(jù)錯(cuò)誤匹配問題。

　　2．2 視頻同步采集系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　整個(gè)同步采集系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖6所示。運(yùn)行過程中，同步器按照既定的間隔定時(shí)播發(fā)含有序列號(hào)的同步消息，通知采集模塊進(jìn)行視頻采集，然后連同序列號(hào)打包后通過集線器發(fā)送到主控計(jì)算機(jī)，由主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)的位移判別、計(jì)算等工作，最終給出整體振動(dòng)情況。

　　3 同步精度分析

　　1）以太網(wǎng)傳輸延遲問題本文介紹的系統(tǒng)采用RS485總線定時(shí)播發(fā)含有序列號(hào)的報(bào)文來實(shí)現(xiàn)多采集模塊的同步。序列號(hào)的生成規(guī)則采用簡(jiǎn)單的0～255循環(huán)方式，如果攝像頭的采集速率為25幀／秒，那么再次播發(fā)相同序列號(hào)的時(shí)間間隔超過10 s。則只要以太網(wǎng)的傳輸延遲不超過10s，在主控計(jì)算機(jī)端處理采樣數(shù)據(jù)時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)匹配錯(cuò)誤。

　　2）采集啟動(dòng)延遲問題各個(gè)采集模塊是同一個(gè)方案的多個(gè)拷貝，結(jié)構(gòu)、程序完全相同，因此對(duì)RS485同步報(bào)文的響應(yīng)處理延遲也應(yīng)該是相同，唯一可能造成采樣啟動(dòng)時(shí)間誤差的因素就是以太網(wǎng)傳輸過程的管理，實(shí)驗(yàn)證明這種時(shí)間誤差在10ms量級(jí)，這相對(duì)于200～300 ms的帶鋼振動(dòng)周期來講是可以忽略的。

　　4 結(jié)束語

　　筆者分析研究了通過視頻采集實(shí)現(xiàn)帶鋼振動(dòng)檢測(cè)的原理與方法，探討了空間、時(shí)間分辨率確定原則；采用自制同步器，通過BS485總線定時(shí)播發(fā)同步報(bào)文，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)視頻采集模塊的同步采樣；在同步報(bào)文中添加序列號(hào)，避免了因以太網(wǎng)傳輸延遲的不確定性而可能造成的各個(gè)采集模塊之間的數(shù)據(jù)包匹配錯(cuò)誤問題；為鍍鋅生產(chǎn)線的帶鋼振動(dòng)整體檢測(cè)提供了一種可行的方案。