[發(fā)明專利]一種USB數(shù)字工業(yè)相機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910243884.2
• 申請日: 2009-12-24
• 公開（公告）號: CN101738827A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭眾喜;張海明;胡耀平;王志
• 申請（專利權(quán)）人: 北京優(yōu)納科技有限公司
• 主分類號: G03B15/00
• 分類號: G03B15/00;G06F13/10;H04N5/225
• 代理公司: 北京金闕華進(jìn)專利事務(wù)所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機器視覺圖像測量與模式識別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于工業(yè)檢測和 識別的USB數(shù)字工業(yè)相機。

背景技術(shù)

產(chǎn)品的檢測和識別是工業(yè)生產(chǎn)中的一個重要的環(huán)節(jié)，目前大多數(shù)廠家都采用人工檢 測，人工檢測速度慢，準(zhǔn)確率低，特別是在一些危險、污染等不適合人工操作的地方， 人工檢測的缺點就更加明顯。

隨著機器視覺行業(yè)的迅猛發(fā)展，機器視覺設(shè)備因其高速、高準(zhǔn)確率的特點逐漸代替 了人工檢測，但是傳統(tǒng)的機器視覺設(shè)備也存在著諸多缺陷，如：成本高、體積大、結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、軟件開發(fā)周期長，不利于生產(chǎn)線的安裝，并且必須依賴外接電源，這使得機器視 覺設(shè)備難以廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。

因此，現(xiàn)在機器視覺領(lǐng)域急需一種圖像傳輸速度快、分辨率高、接口友好、性價比 高、無需外接電源的小型機器視覺設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于機器視覺領(lǐng)域的黑白/ 彩色的USB數(shù)字工業(yè)相機，它將多種功能高度集成化于相機內(nèi)部，采用USB2.0數(shù)據(jù)輸出接 口和總像素140萬～500萬像素的CCD圖像傳感器，可通過外部信號觸發(fā)或連續(xù)采集，具有 采集速度快、圖像清晰度高等特點。USB數(shù)字工業(yè)相機采用軟硬件結(jié)合的設(shè)計思想，通過 USB接口，實現(xiàn)相機硬件和PC機上運行的演示軟件之間的通信，進(jìn)一步方便了用戶進(jìn)行數(shù) 據(jù)的訪問和工業(yè)過程的監(jiān)控。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：

一種USB數(shù)字工業(yè)相機，包括一臺相機設(shè)備和一套演示軟件，所述演示軟件運行在 PC機上，控制所述相機設(shè)備的工作；其特征在于：

所述相機設(shè)備包括USB主控器、可編程數(shù)字邏輯芯片、動態(tài)存儲器、模擬前端板、 CCD前端采集板、USB通用總線接口、電源管理單元；

其中，所述CCD前端采集板用于感知外界圖像信息，其輸出端與模擬前端板的輸入 端相連，所述模擬前端板用于將從所述CCD前端采集板輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號， 并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸入至可編程數(shù)字邏輯芯片，在所述可編程邏輯芯片中進(jìn)行數(shù)據(jù) 處理、控制CCD前端采集板工作時所需要的垂直驅(qū)動信號的產(chǎn)生，所述模擬前端板初始 化后，還用于產(chǎn)生CCD前端采集板工作時所需要的水平驅(qū)動信號；所述動態(tài)存儲器與所 述可編程數(shù)字邏輯芯片相連，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)的緩存和轉(zhuǎn)移；

所述USB通用總線接口用于建立相機設(shè)備與PC機端的演示軟件的連接和獲取5V的 電源；

電源管理單元主要用于將外界輸入的電壓轉(zhuǎn)換為USB數(shù)字工業(yè)相機所需要的電壓；

所述的USB主控器分別連接至所述USB通用總線接口和所述可編程數(shù)字邏輯芯片， 負(fù)責(zé)USB接口通信、接收和執(zhí)行計算機的控制指令；

運行在PC機上的演示軟件利用USB通用總線接口來實現(xiàn)與所述相機設(shè)備的高速通 信，控制相機設(shè)備的工作，所述軟件包括相機工作模式控制模塊用于相機設(shè)備采圖模式 的控制，在該模塊中設(shè)置相機/采圖模式包括滾動快門方式下的連續(xù)采集、全局快門方式 下的連續(xù)采集、軟件觸發(fā)模式采集和硬件觸發(fā)模式采集。

演示軟件是一套安裝在PC機上，并基于USB2.0數(shù)據(jù)接口來實現(xiàn)演示軟件和相機設(shè) 備之間通信的軟件。演示軟件優(yōu)選包括但不限于以下4個模塊：相機基本屬性控制模塊、 相機工作模式控制模塊、相機圖像處理模塊和相機圖像自動調(diào)節(jié)功能控制模塊。

相機基本屬性控制模塊用于配置相機的各個屬性，主要包括紅綠藍(lán)增益、全局增益、 曝光時間和紅綠藍(lán)增益的偏置。

相機工作模式控制模塊用于設(shè)置相機工作的采圖模式，主要包括連續(xù)模式采集、軟 件觸發(fā)模式采集、硬件觸發(fā)模式采集，其中連續(xù)模式采集分為滾動快門方式下的連續(xù)采 集和全局快門方式下的連續(xù)采集。

相機圖像處理模塊用于對采集的圖像進(jìn)行圖像處理操作，實現(xiàn)圖像的特效，并且實 現(xiàn)圖像的顯示和保存，主要包括原始Bayer圖像轉(zhuǎn)換彩色圖像顯示、JPEG圖像解碼、圖 像實時保存、亮度、對比度、伽瑪校正、飽和度及圖像的縮放處理功能。

相機圖像自動調(diào)節(jié)功能控制模塊用于自動調(diào)節(jié)圖像的色彩，主要包括圖像的紅綠藍(lán) 顏色的自動白平衡功能，通過調(diào)節(jié)自動白平衡功能，可以使用相機輸出恢復(fù)最佳色彩。 演示軟件的各個模塊之間的工作流程優(yōu)選包括以下步驟：

(1)在PC機上安裝USB相機的驅(qū)動程序；