高速高分辨率工業(yè)相機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、作為機(jī)器視覺(jué)的重要組成部分，工業(yè)相機(jī)具有長(zhǎng)持續(xù)工作時(shí)間、高圖像穩(wěn)定性、高抗干擾能力等特性，將在工業(yè)4.0時(shí)代發(fā)揮重要的作用。為此，設(shè)計(jì)開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)相機(jī)產(chǎn)品對(duì)我國(guó)自動(dòng)化工業(yè)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
　　本文在介紹機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和工業(yè)相機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，給出了所開發(fā)工業(yè)相機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，并進(jìn)行了系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)。整個(gè)工業(yè)相機(jī)系統(tǒng)利用CMOS傳感器捕捉圖像數(shù)據(jù)，采用基于FPGA的主控模塊完成對(duì)圖像數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換、白平衡處理等操作

2、，并控制兩塊DDR2芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的乒乓緩存，系統(tǒng)選擇USB3.0接口實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)傳輸，最終采集的圖像在PC端上位機(jī)軟件界面上進(jìn)行顯示。重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的CMOS控制器和DDR2乒乓緩存控制器。CMOS控制器通過(guò)USB接口接收來(lái)自上位機(jī)的用戶指令信息，包括讀寫標(biāo)志、寄存器地址以及寫入?yún)?shù)值。CMOS控制器根據(jù)約定好的上下層協(xié)議，對(duì)接收的數(shù)據(jù)完成相應(yīng)的校驗(yàn)與解析。提取出數(shù)據(jù)后，CMOS控制器通過(guò)內(nèi)部狀態(tài)機(jī)控制I2C總線將所需操作的寄存

3、器地址和需要寫入的參數(shù)值發(fā)送給CMOS芯片。同時(shí)控制器通過(guò)USB3.0接口將I2C總線讀取到的CMOS寄存器參數(shù)信息傳輸至PC端。DDR2乒乓緩存控制器接收?qǐng)D像傳感器發(fā)送過(guò)來(lái)的幀狀態(tài)信號(hào)與像素?cái)?shù)據(jù)信息，通過(guò)IP核控制，將數(shù)據(jù)信號(hào)與控制信號(hào)發(fā)送給DDR2芯片，最后輸出從緩存中讀出的圖像數(shù)據(jù)信息以及與之同步的通過(guò)模擬掃描重現(xiàn)的幀狀態(tài)信號(hào)。整個(gè)緩存控制設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)讀出和DDR2 IP核控制總共三個(gè)模塊組成。最后給出所設(shè)計(jì)的各模塊的綜合