2 多通道視頻采集同步方案

　　多個視頻采集模塊的同步采集依賴RS485同步廣播實現，同步廣播的發出者是一個獨立的單片機定時模塊，稱為同步器，其同步報文的播發間隔可以根據需要設定，但不能超過攝像頭的最高幀速率。

　　2．1 同步器的結構原理

　　同步器的結構如圖5所示。該模塊由單片機、設定按鈕、狀態及播發間隔顯示以及RS485發送接口等組成。其中設定按鈕用于根據需要改變播發間隔，顯示部分用于顯示工作狀態并配合實現參數設定。這里采用PS485接口的目的之一是便于實現廣播式通信，二是各個采樣模塊距離達數十米，且工業現場往往存在電磁干擾，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播發采樣序列號，以實現更大時間跨度的同步。事實上，本系統中的網絡拓步結構是以同步器為主節點、其他所有采集模塊為從節點的主從式總線結構。

　　同步器啟動后，AT89C2051單片機通過內部定時器確定時間間隔，然后定時向RS485總線播發采集同步信號，每個采集器必然同時收到同步信號，并通過完全相同的程序啟動采集，同步信號內部含有采樣序號，ARM平臺獲取采樣數據并上傳時，數據包中將包含這個采樣序號，這樣可以避免由于以太網傳輸延遲而導致的各個采集模塊數據錯誤匹配問題。

　　2．2 視頻同步采集系統總體結構

　　整個同步采集系統的總體結構如圖6所示。運行過程中，同步器按照既定的間隔定時播發含有序列號的同步消息，通知采集模塊進行視頻采集，然后連同序列號打包后通過集線器發送到主控計算機，由主控計算機進行后續的位移判別、計算等工作，最終給出整體振動情況。

　　3 同步精度分析

　　1）以太網傳輸延遲問題本文介紹的系統采用RS485總線定時播發含有序列號的報文來實現多采集模塊的同步。序列號的生成規則采用簡單的0～255循環方式，如果攝像頭的采集速率為25幀／秒，那么再次播發相同序列號的時間間隔超過10 s。則只要以太網的傳輸延遲不超過10s，在主控計算機端處理采樣數據時就不會出現匹配錯誤。

　　2）采集啟動延遲問題各個采集模塊是同一個方案的多個拷貝，結構、程序完全相同，因此對RS485同步報文的響應處理延遲也應該是相同，唯一可能造成采樣啟動時間誤差的因素就是以太網傳輸過程的管理，實驗證明這種時間誤差在10ms量級，這相對于200～300 ms的帶鋼振動周期來講是可以忽略的。

　　4 結束語

　　筆者分析研究了通過視頻采集實現帶鋼振動檢測的原理與方法，探討了空間、時間分辨率確定原則；采用自制同步器，通過BS485總線定時播發同步報文，實現了多個視頻采集模塊的同步采樣；在同步報文中添加序列號，避免了因以太網傳輸延遲的不確定性而可能造成的各個采集模塊之間的數據包匹配錯誤問題；為鍍鋅生產線的帶鋼振動整體檢測提供了一種可行的方案。