高速高分辨率工業(yè)相機系統(tǒng)設計.pdf

1、作為機器視覺的重要組成部分，工業(yè)相機具有長持續(xù)工作時間、高圖像穩(wěn)定性、高抗干擾能力等特性，將在工業(yè)4.0時代發(fā)揮重要的作用。為此，設計開發(fā)具有自主知識產權的工業(yè)相機產品對我國自動化工業(yè)技術的發(fā)展具有重要意義。
　　本文在介紹機器視覺技術和工業(yè)相機技術的基礎上，給出了所開發(fā)工業(yè)相機系統(tǒng)的技術指標，并進行了系統(tǒng)框架設計。整個工業(yè)相機系統(tǒng)利用CMOS傳感器捕捉圖像數(shù)據(jù)，采用基于FPGA的主控模塊完成對圖像數(shù)據(jù)的格式轉換、白平衡處理等操作

2、，并控制兩塊DDR2芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)的乒乓緩存，系統(tǒng)選擇USB3.0接口實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)傳輸，最終采集的圖像在PC端上位機軟件界面上進行顯示。重點實現(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USB接口接收來自上位機的用戶指令信息，包括讀寫標志、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，對接收的數(shù)據(jù)完成相應的校驗與解析。提取出數(shù)據(jù)后，CMOS控制器通過內部狀態(tài)機控制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。同時控制器通過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圖像傳感器發(fā)送過來的幀狀態(tài)信號與像素數(shù)據(jù)信息，通過IP核控制，將數(shù)據(jù)信號與控制信號發(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模擬掃描重現(xiàn)的幀狀態(tài)信號。整個緩存控制設計由數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)讀出和DDR2 IP核控制總共三個模塊組成。最后給出所設計的各模塊的綜合