[發明專利]基于FPGA模糊模式識別的巴布劑涂布自動控制系統

有效

• 申請號: 201010599556.9
• 申請日: 2010-12-21
• 公開（公告）號: CN102096389A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 孟昭鵬;李昌福;孫永俊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明涉及計算機技術與自動控制技術、藥劑涂布，具體講涉及基于FPGA模糊模式識別的巴布劑涂布自動控制系統。

背景技術

近年來，經皮給藥系統以其獨特而有效的疾病治療方式，深受國內外醫藥學研究機構和制藥企業的重視，鑒于TDDS系統的在國內外的廣闊市場需求和應用前景以及其在醫藥領域獨特的治療功效，將巴布劑的制藥成型工序推向自動化、形成產業智能化的趨勢已勢不可擋。巴布劑涂布自動控制研究的提出，實屬于中藥新型經皮給藥系統新藥創制課題的一個重要研究環節。

目前，巴布劑成品質量檢測很多都采用人工鑒定的方法，其缺點是：

對均勻度和厚度的評估分析帶有一定的主觀性，難以形成規格化標準；

其結果的反饋只能為下一貼制劑的生產控制作參考，本次產品不符合標

準已被淘汰，因此浪費嚴重、靈活性低。

發明內容

為克服現有技術的不足，使巴布劑涂布均勻度和厚度的控制檢測過程完全自動化，提高系統的實用性和可靠性，降低成產過程的盲目性，提高產品質量，為達到上述目的，本發明采用的技術方案是，基于FPGA模糊模式識別的巴布劑涂布自動控制系統，包括：

攝像頭CCD，在巴布劑涂布掃描后攝取圖像，然后送入視頻A/D變換器中進行模數轉化，輸出ITU-R?BT.601-A標準的4:2:2數字視頻圖像信號Y、Cr和Cb，ITU是國際電信聯盟的縮寫；

大容量緩存器SDRAM作為外部緩存，存儲數字視頻圖像信號；

可編程邏輯器件FPGA，FPGA內部設置有SDRAM控制器，SDRAM控制器用于控制采集到的數字圖像信號暫存于SDRAM中，待整幀數據全部緩存完畢后，FPGA內部設置的模式識別模塊再從SDRAM中讀取數據，為加快運算速度，模式識別模塊包括有除法運算輔助功能模塊，模式識別模塊用于運用模糊模式識別原理對信號進行判斷識別，給出控制反饋信號；FPGA內部還設置有配置初始化模塊，用于對視頻A/D變換器進行初始化配置。

FPGA內部設置有數據傳輸模塊，用于接收來自視頻A/D變換器輸出的時鐘信號，視頻A/D變換器輸出的水平同步信號HS、垂直同步信號VS作為數據傳輸模塊的輸入控制信號，視頻A/D變換器輸出的8位數字視頻解碼輸入信號是本模塊即將寫入SDRAM中的緩存數據，也是模式識別模塊的識別對象，本模塊以時鐘信號作為定時基準信號，在有效數據行中提取720個有效像素點的YCrCb信號，并通過移位合并把8bit數字數據變換為16bit。

SDRAM控制器模塊端口為，輸入端口：clk100M是時鐘信號輸入端，通過輸出端口clk將100MHz時鐘送入SDRAM中作為其內部定時基準，cmd是激活命令輸入端，rtc_flag是讀/寫請求命令輸入令端，addr[13:0]是14位地址信號，尋址SDRAM中目標存儲單元，datain[15:0]x是16位讀/寫數據，輸出端口：除了cmd_ack、dataout[15:0]和data_valid信號端，其余信號均與SDRAM外部引腳對應相連，以控制SDRAM時序邏輯完成數據的隨機存取，SDRAM控制器模塊設置有read_en和read_ack兩個握手應答信號端口以協調動作，而信號線cmd、rtc_flag和addr為兩個模塊時分復用，當數據傳輸模塊工作時，cmd、rtc_flag和addr[13:0]傳送寫控制命令和輸入地址信號，而datain[15；0]傳送寫輸入數據；當模糊模式識別模塊工作時，cmd、rtc_flag和addr[13:0]傳送讀控制命令和輸出地址信號，而dataout[15:0]傳輸讀輸出數據，伴隨輸出data_valid數據讀取完成狀態信號，表明此時讀數據輸出有效，cmd_ack是系統忙時狀態反饋信號，用來判斷SDRAM的運行狀態以及其數據是否可以繼續讀寫。

模式識別模塊通過有限狀態機實現，并按如下過程工作：狀態State0時，分離視頻圖像信號的三個特征指標Y、Cr和Cb；轉入State1時，輸入Y、Cr、Cb與三個模式標值分別求差并取絕對值；轉入State2時，輸入Y、Cr、Cb與三個模式標值分別求和；轉入State3時，將State1中的差值與State2中的和值作商；轉入State4時，求模糊Lambert距離；轉入State5和State6時，利用隸屬函數求值，根據最大隸屬原則做模式識別，并給出巴布劑自動控制信號；為了保證控制作用的有效性，State7設計系統響應延時。