专利名称：基于彩色线阵ccd视觉处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及机器视觉处理系统，具体是基于彩色线阵CCD及FPGA的视觉处理系统。
背景技术：
在生产线上不透明或半透明标准件(块状产品例如金属标准件等产品或其他带状产品例如纸张，塑料薄膜)的颜色宽度以及边缘的走遍误差进行自动监测的在线装置中的机器视觉系统通常是以CCD器件、单片机或DSP为核心，用CPLD作为外围器件，通过串口与计算机相连，用软件实现检测算法，使视觉系统的速度受到限制，并且其应用离不开计算机，图像处理技术存在速度慢、提取特征不精确的问题，使其应用受到很大的限制。已经不能满足现代机器视觉发展的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种彩色线阵视觉检测系统。
本发明是基于彩色线阵CCD视觉处理系统，照明系统的主要构件是照明灯，照明灯是平面背景灯或同轴光源，是红色，或者IR，或者白色，或其他颜色，本系统是由彩色线阵CCD传感器1、AD转换模块2、FPGA3、外部存储器4、先入先出存储器5。FPGA3由状态控制电路3-1、数据接口电路3-2、编码电路3-3、算术逻辑运算电路3-4、参数寄存器3-5、数据寄存器3-6、脉冲发生器3-7、计数器3-8，时序控制电路组成3-9。其脉冲发生器3-7向先入先出存储器5发出脉冲信号，时序控制电路组成3-9对彩色线阵CCD传感器1、A/D转换器2进行时序控制以及对彩色线阵CCD的驱动，彩色线阵CCD传感器1将采集的光信号进行光电转换后送A/D转换模块2进行转换，进入FPGA3，FPGA3对数据进行处理，将处理后的结果送入先进先出存储器5，由控制器6读取。
本发明可以实时测量绝对宽度和边沿的相对位置等，在超过预定容许误差范围时发出警告，或输出控制信号进行纠偏处理。实现对产品进行100％的检测和实时监控，而且检测方法和标准均匀统一，提高生产质量，减少废品率。
图1是本发明系统的结构框图，其中附图标记为5的FIFO是先入先出存储器的缩写，图2是本发明系统中的FPGA处理控制电路3的结构框图，图3是本发明系统中的算术逻辑运算电路3-4的结构框图。FPGA是现场可编程门阵列，是Field Programmable Gate Array的缩写。
具体实施例方式
如图1所示，本发明是基于彩色线阵CCD视觉处理系统，其照明系统的主要构件是照明灯，照明灯是平面背景灯或同轴光源，是红色，或者IR，或者白色，或其他颜色，本系统是由彩色线阵CCD传感器1、AD转换模块2、FPGA3、外部存储器4、先入先出存储器5。FPGA3由状态控制电路3-1、数据接口电路3-2、编码电路3-3、算术逻辑运算电路3-4、参数寄存器3-5、数据寄存器3-6、脉冲发生器3-7、计数器3-8，时序控制电路组成3-9。其脉冲发生器3-7向先入先出存储器5发出脉冲信号，时序控制电路组成3-9对彩色线阵CCD传感器1、A/D转换器2进行时序控制以及对彩色线阵CCD的驱动，彩色线阵CCD传感器1将采集的光信号进行光电转换后送A/D转换模块2进行转换，进入FPGA3，FPGA3对数据进行处理，将处理后的结果送入先进先出存储器5，由控制器6读取。
如图2所示，本发明系统中的FPGA处理控制电路3是由状态控制电路3-1、数据接口电路3-2、编码电路3-3、算术逻辑运算电路3-4、参数寄存器3-5、数据寄存器3-6、脉冲发生电路3-7、计数器3-8、时序控制电路3-9组成，其中状态控制电路3-1的六个输出输入控制端分别连接数据接口电路3-2的输入输出控制端、编码电路3-3的输入输出控制端、算术逻辑运算电路3-4的输入输出控制端、参数寄存器3-5的输入输出控制端、数据寄存器3-6的输入输出控制端、脉冲发生电路3-7的输入输出控制端，时序控制电路3-9的七个时钟信号输出端分别连接彩色线阵CCD传感器1的时钟信号输入端、A/D转换器2的时钟信号输入端、数据接口电路3-2的时钟信号输入端、编码电路3-3的时钟信号输入端、算术逻辑运算电路3-4的时钟信号输入端、数据寄存器3-6的时钟信号输入端、脉冲发生电路3-7的时钟信号输入端，A/D转换器2的数据输出端连接到数据接口电路3-2的数据输入端，数据接口电路3-2的数据输出端连接到编码电路3-3的数据输入端，算术逻辑运算电路3-4的数据输入端分别连接到编码电路3-3的数据输出端、参数寄存器3-5的数据输出端、数据寄存器3-6的数据输出端，算术逻辑运算电路3-4的数据输出端连接到计数器3-8的数据输入端，计数器3-8的数据输出端连接到脉冲发生电路3-7的数据输入端，脉冲发生电路3-7的信号输出端连接到先进先出存储器5的信号输入端。
如图3所示，算术逻辑运算电路3-4是由运算控制接口模块3-4-1、图像编码判断比较模块3-4-2、运算模块3-4-3组成，其中状态控制电路3-1的输出输入控制端连接运算控制接口模块3-4-1的输入输出控制端，运算控制接口模块3-4-1输出输入控制端分别连接图像编码判断比较模块3-4-2的输入输出控制端、运算模块3-4-3的输入输出控制端，图像编码判断比较模块3-4-2的数据输入端分别连接编码电路3-3的数据输出端、数据寄存器3-6的数据输出端，运算模块3-4-3的数据输入端分别连接图像编码判断比较模块3-4-2的数据输出端、参数寄存器3-5的数据输出端，运算模块3-4-3的数据输出端连接计数器3-8的数据输入端。
本发明的彩色线阵CCD传感器1采集到的图像信息的模拟量输入到A/D转换器2，经A/D转换后的数字量输入到FPGA处理控制电路3，在FPGA处理控制电路中进行图像处理，同时读取外部存储器4内存储的图像编码值，与采集到的图像编码值比较得出控制脉冲，将控制脉冲输出到驱动电路5，整个系统采用全硬件来实现，从而克服了微处理器速度慢，复位慢，且不可靠，程序易跑飞等致命弱点。
本发明的视觉处理系统采用彩色线阵CCD传感器作为图像采集器件，由于彩色线阵CCD传感器采集到的图像是一维的，所以得到的图像信息量比较少，又采用FPGA进行图像处理，解决了现有的图像处理技术存在速度慢、提取特征不精确的问题。
本发明的系统可以采用1台或2台彩色线阵CCD同时工作，使用1台彩色线阵CCD时，该摄像机同时检测两个边缘，从而测出颜色以及宽度和误差，使用2台彩色线阵CCD时，每台彩色线阵CCD检测薄膜的一个边沿，结合两台的检测结果给出颜色及宽度和误差，可以连续测量任意宽度的物体。本方法可以突出显现各种异杂物，从而给自动检测提供了保证。并用合适的算法进行分析，计算出偏差和宽度，并根据标准判据认定产品是否合格，不合格时发出报警信号或输出控制信号。
权利要求
1.基于彩色线阵CCD视觉处理系统，照明系统的主要构件是照明灯，照明灯是平面背景灯或同轴光源，是红色，或者IR，或者白色，或其他颜色，其特征在于本系统是由彩色线阵CCD传感器(1)、AD转换模块(2)、FPGA(3)、外部存储器(4)、先入先出存储器(5)；FPGA(3)由状态控制电路(3-1)、数据接口电路(3-2)、编码电路(3-3)、算术逻辑运算电路(3-4)、参数寄存器(3-5)、数据寄存器(3-6)、脉冲发生器(3-7)、计数器(3-8)，时序控制电路组成(3-9)；其脉冲发生器(3-7)向先入先出存储器(5)发出脉冲信号，时序控制电路组成(3-9)对彩色线阵CCD传感器(1)、A/D转换器(2)进行时序控制以及对彩色线阵CCD的驱动，彩色线阵CCD传感器(1)将采集的光信号进行光电转换后送A/D转换模块(2)进行转换，进入FPGA(3)，FPGA(3)对数据进行处理，将处理后的结果送入先进先出存储器(5)，由控制器(6)读取。
2.根据权利要求1所述的基于彩色线阵CCD视觉处理系统，其特征在于FPGA处理控制电路(3)是由状态控制电路(3-1)、数据接口电路(3-2)、编码电路(3-3)、算术逻辑运算电路(3-4)、参数寄存器(3-5)、数据寄存器(3-6)、脉冲发生电路(3-7)、计数器(3-8)、时序控制电路(3-9)组成，其中状态控制电路(3-1)的六个输出输入控制端分别连接数据接口电路(3-2)的输入输出控制端、编码电路(3-3)的输入输出控制端、算术逻辑运算电路(3-4)的输入输出控制端、参数寄存器(3-5)的输入输出控制端、数据寄存器(3-6)的输入输出控制端、脉冲发生电路(3-7)的输入输出控制端，时序控制电路(3-9)的七个时钟信号输出端分别连接彩色线阵CCD传感器(1)的时钟信号输入端、A/D转换器(2)的时钟信号输入端、数据接口电路(3-2)的时钟信号输入端、编码电路(3-3)的时钟信号输入端、算术逻辑运算电路(3-4)的时钟信号输入端、数据寄存器(3-6)的时钟信号输入端、脉冲发生电路(3-7)的时钟信号输入端，A/D转换器(2)的数据输出端连接到数据接口电路(3-2)的数据输入端，数据接口电路(3-2)的数据输出端连接到编码电路(3-3)的数据输入端，算术逻辑运算电路(3-4)的数据输入端分别连接到编码电路(3-3)的数据输出端、参数寄存器(3-5)的数据输出端、数据寄存器(3-6)的数据输出端，算术逻辑运算电路(3-4)的数据输出端连接到计数器(3-8)的数据输入端，计数器(3-8)的数据输出端连接到脉冲发生电路(3-7)的数据输入端，脉冲发生电路(3-7)的信号输出端连接到先进先出存储器(5)的信号输入端。
3.根据权利要求1、2所述的基于FPGA的彩色线阵CCD视觉处理系统，其特征在于所述算术逻辑运算电路(3-4)是由运算控制接口模块(3-4-1)、图像编码判断比较模块(3-4-2)、运算模块(3-4-3)组成，其中状态控制电路(3-1)的输出输入控制端连接运算控制接口模块(3-4-1)的输入输出控制端，运算控制接口模块(3-4-1)输出输入控制端分别连接图像编码判断比较模块(3-4-2)的输入输出控制端、运算模块(3-4-3)的输入输出控制端，图像编码判断比较模块(3-4-2)的数据输入端分别连接编码电路(3-3)的数据输出端、数据寄存器(3-6)的数据输出端，运算模块(3-4-3)的数据输入端分别连接图像编码判断比较模块(3-4-2)的数据输出端、参数寄存器(3-5)的数据输出端，运算模块(3-4-3)的数据输出端连接计数器(3-8)的数据输入端。
全文摘要
基于彩色线阵CCD视觉处理系统，由彩色线阵CCD器件、AD转换模块、FPGA、外部存储器、先入先出存储器；FPGA由状态控制电路、数据接口电路、编码电路、算术逻辑运算电路、参数寄存器、数据寄存器、脉冲发生器、计数器，时序控制电路组成；其脉冲发生器向先入先出存储器发出脉冲信号，时序控制电路组成对彩色线阵CCD传感器、A/D转换器进行时序控制以及对彩色线阵CCD的驱动，彩色线阵CCD传感器将采集的光信号进行光电转换后送A/D转换模块进行转换，进入FPGA，FPGA对数据进行处理，将处理后的结果送入先进先出存储器，由控制器读取。
文档编号H04N3/15GK1929565SQ20061004303
公开日2007年3月14日 申请日期2006年6月21日 优先权日2006年6月21日
发明者潘峥嵘, 徐猛, 曲培娟, 杜宝强, 朱翔, 张宁 申请人:兰州理工大学