[發明專利]一種模塊化CMOS工業相機

無效

• 申請號: 201010102074.8
• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN101778209A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 李功燕;王林興;田原;廖威;吳莉婷;高陽
• 申請（專利權）人: 無錫藍天電子有限公司
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N7/18
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙) 32227
• 代理人: 顧朝瑞

(一)技術領域

本發明涉及一種適用于工業產品檢測、智能交通系統和視頻監控領域的檢測設備，具體涉及一種模塊化CMOS工業相機。

(二)背景技術

工業智能相機廣泛應用于智能交通、電子警察、安防監控、工業生產及檢測、醫學顯微等領域，是機器視覺系統的核心組件。CMOS由于其與CCD制造工藝不同，與CCD相比較所具有的優勢為：集成度高，功耗低，體積小，制造成本低，抗輻射能力強，適合特殊場合應用，靈敏度高，傳輸速度快，使用電源單一。因此，CMOS圖像傳感器在工業相機中得到的應用會更加廣泛。但是目前國內已有的CMOS相機存在如下不足：在功能上不夠完善，不適用于檢測高速運動物體；采用PC處理技術，對產品的更新和升級比較困難，不能進行二次開發，并且體積結構龐大，功耗較大。

(三)發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種模塊化CMOS工業相機，適用于檢測高速運動目標；易于產品更新和升級，能夠進行二次開發，并且體積小，功耗低。

本發明的技術方案如下：一種模塊化CMOS工業相機，該相機硬件部分包括工業鏡頭、成像傳感器模塊、邏輯管理模塊、數據處理模塊和相機外殼；軟件部分包括相機服務器軟件和PC機網絡通信客戶端軟件；在模塊功能設計上，成像傳感器模塊主要安裝了傳感器和相應的電源電路，數據和控制線通過40針的扁平線與邏輯管理模塊相連；邏輯管理模塊對成像傳感器模塊的寄存器進行配置，控制圖像采集的工作流程，并將數據轉換成數據處理模塊的Video?Port接口可以導入的時序格式；數據處理模塊接收邏輯管理模塊的圖像數據，并對其進行實時處理，處理結果通過以太網口輸出至PC機或者執行機構；其特征在于，所述成像傳感器模塊為CMOS成像傳感器模塊，其采用具有全局曝光能力的CMOS傳感器芯片，所述邏輯管理模塊為FPGA邏輯管理模塊，其采用FPGA芯片，所述數據處理模塊為DSP數據處理模塊，其采用TMS320DM642DSP芯片；CMOS成像傳感器模塊通過40針扁平線連接到FPGA邏輯管理模塊，FPGA邏輯管理模塊將得到的數據轉換成DSP數據處理模塊的Video?Port接口可以導入的時序格式，最終傳入DSP數據處理模塊的存儲器，DSP數據處理模塊對得到的圖像數據進行處理，處理后的圖像結果通過以太網口傳輸到客戶端，與客戶端軟件進行網絡通信，客戶端軟件傳輸初始化設置參數和實時顯示處理后的圖像。

其進一步的特征在于：所述CMOS成像傳感器模塊、FPGA邏輯管理模塊、DSP數據處理模塊這三個模塊采用獨立的電路板設計，各模塊通過接插件連接；

FPGA邏輯管理模塊處理之后的圖像數據是以分離的三通道YUV數據或Bayer?RAW格式的圖像數據由VP口傳入DSP數據處理模塊；

所述的DSP數據處理模塊(可再擴展)，采用的是TMS320DM642數字信號處理器，外擴了兩片4M*32bit的SDRAM，一片4M的Flash，能穩定工作在600MHz的時鐘頻率，集成了10/100M以太網接口，可配置的圖像視頻端口，通用I/O接口，主要用于攝像機采集視頻流的圖像處理和進行網絡通信；

所述的圖像處理可以對圖像數據進行Gamma校正、直方圖均衡化、手動/自動白平衡處理，并自帶了部分圖像處理算法，和嵌入了TI?Image?Library，滿足特殊用戶定制，也方便后繼開發；

所述的網絡通信是指客戶端軟件通過以太網與作為服務器端的DSP數據處理模塊通信，傳輸設置CMOS成像傳感器模塊的相應參數和接收處理后的圖像數據；

所述設置CMOS成像傳感器模塊的相應參數的具體參數包括曝光時間、圖像大小、采集模式、圖像格式、單斜率/多斜率積分模式設置；

所述的圖像采集模式包括連續觸發、外觸發、軟件觸發。

本發明中，CMOS成像傳感器模塊中CMOS傳感器芯片具有全局曝光能力，因此可以采集高速運動物體的圖像，同時CMOS傳感器芯片自身具有圖像分辨率高、低功耗，性能穩定的優點；

在相機內部體系結構設計上采用了模塊化的設計思想，有利于系統資源調度，使整個相機系統的硬件具有可裁減、可升級更新等優點；

由于內置了嵌入式的TMS320DM642DSP處理器，客戶可以根據具體應用對相機進行二次開發；

由于采用了嵌入式處理器，通過以太網口與客戶端軟件的通信，取代了原有的PC機系統，只需單電源供電，功耗低，并且系統結構緊湊。

(四)附圖說明

圖1為本發明的工業一體化CMOS相機總體結構圖；

圖2為本發明的內部模塊化電路結構圖；