[发明专利]嵌入式机器视觉测控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种嵌入式机器视觉测控系统，具体的说是一种用于工业现场检测的机器视觉测控系统，属于嵌入式系统领域。

背景技术

嵌入式机器视觉技术是一种用于工业现场，检测产品质量是否合格的系统设备，被广泛用于轻工业、电子、半导体、制药和机械等众多领域。在产品质量检测、生产规模与水平上，视觉技术起着关键性作用。厂家使用机器视觉技术来对流水线上产品进行质量检测，并通过对执行装置输出控制信号达到对产品的控制，从而可降低人工操作量，提高产品检测的精度和高度。

目前，国际市场中机器视觉产品分3类，即视觉传感器、基于PC的机器视觉系统与嵌入式机器视觉系统。第一类产品应用于低端，仅具有简单的视觉功能，属于传感器；基于PC的系统目前居市场主导地位，价格一般比较贵；嵌入式系统的发展速度最快，使用方便，对工作环境的适应性强。目前在机器视觉中处于领导地位的公司已经相继推出自己的嵌入式机器视觉系统，如美国Cognex公司的DVT、Insight智能相机，美国Banner公司的PresencePLUS P4Series。

随着科学技术的不断发展，现在机器视觉技术已经发展到了第三代，即嵌入式机器视觉测控技术，是目前机器视觉技术的最高水平。它的特点之一就是集成了光源、摄像头、图像处理器、标准的控制与通讯接口，自成为一个智能图像采集与处理单元，内部程序存储器可存储图像处理算法，并能使用上位计算机，利用专用组态界面软件编制各种算法，然后下载到视觉传感器的程序存储器中。视觉传感器将PC的灵活性、PLC的可靠性、分布式网络技术结合在一起。用这样的视觉控制器和PLC等现场工控设备可以更容易地构成机器视觉系统。因此嵌入式机器视觉产品具有外观小巧、耗电少、噪音小、部署方便等优点，并经过在线学习后能够脱机操作，进行智能化检测。

国外机器视觉技术处于领先水平，并控制产品的定价。机器视觉技术发展最成熟而且使用量最大的地区主要集中在欧美和日本，知名厂商有Cognex、NI、Banner等。而在国内机器视觉系统尚处于概念导入期，行业本身也属于新兴的领域，多数国内公司多代理国外产品并在此基础上做一些外延开发。近年来，随着我国配套基础建设的完善，技术、资金的积累，各行各业对图像和机器视觉技术的采用将促进机器视觉技术在我国的发展。

现有嵌入式机器视觉产品还存在以下几点不足(以Cognex公司的DVT智能相机为代表)：工具的不足，在产品质量的检测和控制上工具单一，通用性不够强，如DVT智能相机的瑕疵检测功能，仅具有对丝状类瑕疵的检测，且必须进行严格定位，很难满足如药片、饮料等斑点、高度类的瑕疵检测；软件组态不方便，无法进行软件模块的添加，如DVT智能相机的配套软件Intellect软件模块固定，要添加新模块时必须重新升级整套软件；硬件总体性能上，采用不同的硬件搭配如DSP+FPGA或ARM+FPGA时性能不同，采用不同型号的主处理芯片时处理速度不同，有些视觉传感器无法实现高效率的实时检测，受硬件执行速度(MIPS)的限制；性价比低，由于采用高科技技术导致产品成本高、价格相对昂贵，一套DVT智能相机设备目前售价在1.5万元以上，一些厂商无法承担高昂的费用。

嵌入式机器视觉技术还在不断的完善之中，目前嵌入式高速处理器、FPGA嵌入式系统设计、嵌入式软件可重构工程设计方法、可自由添加模块与网络更新等正在成为新的研究方向和发展热点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，代替人工检测，提供一种具有自主知识产权、高性价比、通用性强的嵌入式机器视觉测控系统。它采用高端DSP处理芯片，同时选用FPGA作为协处理，并且使用界面简单友好、功能强大的上位机组态界面软件对现场工件进行检测的系统，使得用户可以在不了解程序的情况下，轻松整合新产品，可灵活添加模块。配置信息学习好以后可以实现嵌入式机器视觉测控一体机脱机操作并与智能终端、PLC连接，实现随时随地检测和监控的目的。可通过网络进行固件更新，具有低成本、高性能、体积小、耗电少、噪音小、部署方便的特点。

按照本发明提供的技术方案，一种嵌入式机器视觉测控系统，包括：

一个DSP，负责图像处理运算和数字逻辑运算，以及控制和协调各部件的工作；

一个控制图像采集的FPGA，负责将图像数据不经过DSP直接传输至SDRAM存储器；

一个采集图像的CCD采集模块，用于并行采集图像数据；

一个存储图像用的SDRAM存储器；

一个存储操作系统、配置信息和应用程序的FLASH存储器；