基于FPGA的工業(yè)相機圖像采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、工業(yè)相機作為機器視覺系統(tǒng)最重要的組成部分之一，選用時不僅需要考慮對檢測環(huán)境的適用度和功能性，還需要考慮對整個系統(tǒng)成本的影響。本課題從為實驗室提供經(jīng)濟化和小型化的圖像采集前端的目標出發(fā)。設計一臺基于嵌入式系統(tǒng)且具有通用接口的CCD相機。
　　本文首先了解了國內(nèi)外機器視覺和工業(yè)相機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，研究了CCD圖像傳感器工作原理及性能，然后分析兩種CCD圖像恢復算法在硬件上的實現(xiàn)方法。由此設計基于FPGA的CCD圖像采集前端系統(tǒng)。課題設

2、計的關鍵點在于：
　　1.對選用的CCD芯片四相驅動時序的理解，并通過FPGA產(chǎn)生相應的脈沖；
　　2.對數(shù)據(jù)流水線存取并進行處理，實現(xiàn)實時的圖像顯示。
　　本課題的完成包括硬件平臺和硬件邏輯兩個部分。硬件平臺有兩塊PCB板拼接而成。頂層為雙層板CCD圖像采集模塊，主要包括CCD芯片及其驅動電路。底層為四層板的FPGA核心控制模塊，主要包括 FPGA芯片、A/D芯片、SRAM構成的存儲模塊、CameraLink接口及它

3、們的外圍電路。芯片的選擇及PCB布局布線都從根本上決定了系統(tǒng)是否能達到小型化和經(jīng)濟化的目標。硬件邏輯通過Verilog語言實現(xiàn)，按硬件電路劃分為需對其實現(xiàn)控制的子模塊，最主要的幾個模塊包括：CCD時序產(chǎn)生模塊，A/D寄存器配置模塊，乒乓操作模塊，圖像算法模塊和接口傳輸模塊。因為硬件邏輯是通過FPGA的可編程特性在其內(nèi)部例化程序來實現(xiàn)，不需要改變外圍實際電路連接，具有很大程度的靈活性。
　　最后，本文完成了硬件電路平臺的搭建和程序的