基于FPGA的线阵CCD相机研制

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随着机器视觉技术的快速发展,在工业生产线上开始越来越多的采用机器视觉来对产品进行检测。而工业相机作为机器视觉系统的前端图像采集部分,决定了成像的质量好坏和传输速度的高低,因此研制高速,高分辨率的工业相机具有重大的应用基础和现实意义。  CCD图像传感器由于其成像质量高,噪声小在工业相机中得到广泛的使用,而FPGA由于其逻辑资源丰富,可重配置,高速并行性特点,在视觉和图像领域有着独特的优势。本文采用线阵CCD图像传感器与FPGA相结合的的方式,研制一种用于工业检测的高速,高分辨率线阵相机。线阵CCD传感器采集图像,FPGA作为整个相机的处理芯片来对整个相机功能进行控制,最终在被测对象和线阵相机相对运动的条件下,通过千兆以太网传输协议将采集到的图像上传到上位机进行进一步的算法分析。本线阵相机的应用对象是用于生产线上布匹疵点的检测,根据布匹疵点检测的需求与指标,来选取核心器件的型号和参数。  本线阵相机采用高分辨率、高频率的线阵CCD并配合生产线上布匹相对运动来采集图像。由于CCD输出信号为模拟信号,且含有大量的复位噪声,本装置设计中采用了具有相关双采样功能的高速AD来对CCD输出的图像信号进行模数转换并去除复位噪声。最终考虑到数据传输的速率和距离,通过GigE Vision协议将采集到的图像传输到上位机进行更进一步的算法处理。在完成了硬件电路和部分软件驱动程序后,对整个设计进行了仿真和调试,输出波形稳定,达到设计需求。
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