基于FPGA的工業(yè)相機(jī)圖像采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、工業(yè)相機(jī)作為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)最重要的組成部分之一，選用時(shí)不僅需要考慮對(duì)檢測(cè)環(huán)境的適用度和功能性，還需要考慮對(duì)整個(gè)系統(tǒng)成本的影響。本課題從為實(shí)驗(yàn)室提供經(jīng)濟(jì)化和小型化的圖像采集前端的目標(biāo)出發(fā)。設(shè)計(jì)一臺(tái)基于嵌入式系統(tǒng)且具有通用接口的CCD相機(jī)。
　　本文首先了解了國(guó)內(nèi)外機(jī)器視覺(jué)和工業(yè)相機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，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(fù)算法在硬件上的實(shí)現(xiàn)方法。由此設(shè)計(jì)基于FPGA的CCD圖像采集前端系統(tǒng)。課題設(shè)

2、計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于：
　　1.對(duì)選用的CCD芯片四相驅(qū)動(dòng)時(shí)序的理解，并通過(guò)FPGA產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖；
　　2.對(duì)數(shù)據(jù)流水線存取并進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的圖像顯示。
　　本課題的完成包括硬件平臺(tái)和硬件邏輯兩個(gè)部分。硬件平臺(tái)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(qū)動(dòng)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(gòu)成的存儲(chǔ)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(dá)到小型化和經(jīng)濟(jì)化的目標(biāo)。硬件邏輯通過(guò)Verilog語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，按硬件電路劃分為需對(duì)其實(shí)現(xiàn)控制的子模塊，最主要的幾個(gè)模塊包括：CCD時(shí)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?yàn)橛布壿嬍峭ㄟ^(guò)FPGA的可編程特性在其內(nèi)部例化程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，不需要改變外圍實(shí)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(tái)的搭建和程序的