[发明专利]一种模块化CMOS工业相机

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种适用于工业产品检测、智能交通系统和视频监控领域的检测设备，具体涉及一种模块化CMOS工业相机。

(二)背景技术

工业智能相机广泛应用于智能交通、电子警察、安防监控、工业生产及检测、医学显微等领域，是机器视觉系统的核心组件。CMOS由于其与CCD制造工艺不同，与CCD相比较所具有的优势为：集成度高，功耗低，体积小，制造成本低，抗辐射能力强，适合特殊场合应用，灵敏度高，传输速度快，使用电源单一。因此，CMOS图像传感器在工业相机中得到的应用会更加广泛。但是目前国内已有的CMOS相机存在如下不足：在功能上不够完善，不适用于检测高速运动物体；采用PC处理技术，对产品的更新和升级比较困难，不能进行二次开发，并且体积结构庞大，功耗较大。

(三)发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种模块化CMOS工业相机，适用于检测高速运动目标；易于产品更新和升级，能够进行二次开发，并且体积小，功耗低。

本发明的技术方案如下：一种模块化CMOS工业相机，该相机硬件部分包括工业镜头、成像传感器模块、逻辑管理模块、数据处理模块和相机外壳；软件部分包括相机服务器软件和PC机网络通信客户端软件；在模块功能设计上，成像传感器模块主要安装了传感器和相应的电源电路，数据和控制线通过40针的扁平线与逻辑管理模块相连；逻辑管理模块对成像传感器模块的寄存器进行配置，控制图像采集的工作流程，并将数据转换成数据处理模块的Video Port接口可以导入的时序格式；数据处理模块接收逻辑管理模块的图像数据，并对其进行实时处理，处理结果通过以太网口输出至PC机或者执行机构；其特征在于，所述成像传感器模块为CMOS成像传感器模块，其采用具有全局曝光能力的CMOS传感器芯片，所述逻辑管理模块为FPGA逻辑管理模块，其采用FPGA芯片，所述数据处理模块为DSP数据处理模块，其采用TMS320DM642DSP芯片；CMOS成像传感器模块通过40针扁平线连接到FPGA逻辑管理模块，FPGA逻辑管理模块将得到的数据转换成DSP数据处理模块的Video Port接口可以导入的时序格式，最终传入DSP数据处理模块的存储器，DSP数据处理模块对得到的图像数据进行处理，处理后的图像结果通过以太网口传输到客户端，与客户端软件进行网络通信，客户端软件传输初始化设置参数和实时显示处理后的图像。

其进一步的特征在于：所述CMOS成像传感器模块、FPGA逻辑管理模块、DSP数据处理模块这三个模块采用独立的电路板设计，各模块通过接插件连接；

FPGA逻辑管理模块处理之后的图像数据是以分离的三通道YUV数据或Bayer RAW格式的图像数据由VP口传入DSP数据处理模块；

所述的DSP数据处理模块(可再扩展)，采用的是TMS320DM642数字信号处理器，外扩了两片4M*32bit的SDRAM，一片4M的Flash，能稳定工作在600MHz的时钟频率，集成了10/100M以太网接口，可配置的图像视频端口，通用I/O接口，主要用于摄像机采集视频流的图像处理和进行网络通信；

所述的图像处理可以对图像数据进行Gamma校正、直方图均衡化、手动/自动白平衡处理，并自带了部分图像处理算法，和嵌入了TI Image Library，满足特殊用户定制，也方便后继开发；

所述的网络通信是指客户端软件通过以太网与作为服务器端的DSP数据处理模块通信，传输设置CMOS成像传感器模块的相应参数和接收处理后的图像数据；

所述设置CMOS成像传感器模块的相应参数的具体参数包括曝光时间、图像大小、采集模式、图像格式、单斜率/多斜率积分模式设置；

所述的图像采集模式包括连续触发、外触发、软件触发。

本发明中，CMOS成像传感器模块中CMOS传感器芯片具有全局曝光能力，因此可以采集高速运动物体的图像，同时CMOS传感器芯片自身具有图像分辨率高、低功耗，性能稳定的优点；

在相机内部体系结构设计上采用了模块化的设计思想，有利于系统资源调度，使整个相机系统的硬件具有可裁减、可升级更新等优点；

由于内置了嵌入式的TMS320DM642DSP处理器，客户可以根据具体应用对相机进行二次开发；

由于采用了嵌入式处理器，通过以太网口与客户端软件的通信，取代了原有的PC机系统，只需单电源供电，功耗低，并且系统结构紧凑。

(四)附图说明

图1为本发明的工业一体化CMOS相机总体结构图；

图2为本发明的内部模块化电路结构图；