一种基于无线网络通信的工业相机的制作方法

本实用新型涉及工业相机领域，具体涉及一种基于无线网络通信的工业相机。

背景技术：

随着人工智能技术的不断进步，机器视觉的应用已经愈加广泛。工业相机作为机器视觉系统中最为关键的组件，其性能直接决定所采集到的图像分辨率、图像帧率、图像质量等，关系到整个机器视觉系统的终端应用市场。近些年，科研、医学、工业等领域对相机的帧率和图像传输速度以及体积要求越来越高，工业相机还不能完全满足这些需求。

目前，现有工业相机图像数据传输均为有线接口，如GigE接口、USB3.0接口、CoaXPress接口、Camera link接口，其中GigE带宽为1Gbps，USB3.0带宽为5Gbps，CoaXPress带宽为6.5Gbps，Camera link带宽为4.8Gbps，有线接口带宽较小，传输速度较慢，无法同时解决工业相机高速传输、高帧率以及实时传输的问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于无线网络通信的工业相机，能够高效智能地实现图像数据的采集、处理以及高速率的传输，具有高实时性、体积小的优良特性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于无线网络通信的工业相机，包括镜头、图像采集处理系统、PC上位机，其中，所述图像采集处理系统分别和所述镜头以及PC上位机连接；所述镜头将收集到的待观测图像的光学信号传输到所述图像采集处理系统进行采集处理，处理之后的图像数字信号通过无线通讯方式传输至所述PC上位机，通过所述PC上位机可以对上述图像进行再次处理。

进一步地，所述图像采集处理系统包括图像传感器电路、现场可编程逻辑门阵列电路、双倍速率同步动态随机存储器电路、电源电路、时钟电路和无线通信模块电路，其中，所述现场可编程逻辑门阵列电路分别与所述图像传感器电路、双倍速率同步动态随机存储器电路和无线通信模块电路连接，所述镜头收集到的待观测图像的光学信号在所述图像传感器电路中经过光电转换得到电信号，所述图像传感器电路再将上述电信号转化为图像数字信号并发送至所述现场可编程逻辑门阵列电路，所述现场可编程逻辑门阵列电路采集并拼接上述图像数字信号，数据经过乒乓缓存，动态存储在所述双倍速率同步动态随机存储器电路中，上述图像数字信号再由所述现场可编程逻辑门阵列电路通过无线通信模块电路传至PC上位机，所述电源电路为所述图像采集处理系统提供工作电源，所述时钟电路为所述图像采集处理系统提供同步时钟以及工作时钟。

进一步地，所述图像传感器电路包括CIS图像传感器以及该CIS图像传感器的外围配置电路，所述CIS图像传感器内部包括感光元件阵列，镜头收集到的待观测图像的光学信号在CIS图像传感器的感光元件阵列上进行光电转换。

进一步地，所述现场可编程逻辑门阵列电路包括FPGA主芯片以及该FPGA主芯片的外围配置电路，所述FPGA主芯片用于采集并拼接图像数字信号。

进一步地，所述双倍速率同步动态随机存储器电路包括DDR主芯片以及该DDR主芯片的外围配置电路，所述DDR主芯片用于动态存储图像数字信号。

进一步地，所述无线通信模块电路为5G通信模块电路或4G通信模块电路。

进一步地，所述5G通信模块电路的传输带宽为20Gbps。

进一步地，所述镜头可以根据应用场合以及图像采集处理系统的配置进行更换。

进一步地，通过所述PC上位机可以对图像进行降噪和/或白平衡的处理。

进一步地，所述PC上位机留有相应软件接口，用于供后端使用。

本实用新型的有益效果在于：该工业相机使用无线通信的方式进行传输，可以实时将采集图像上传至PC上位机，其中，无线通信的传输带宽可达20Gbps；通过PC上位机可以对图像进行分析处理以便后续应用；该工业相机应用时无需布线，大大降低了使用成本，具有功耗低、抗干扰能力强、使用方便、实时快速传输的优良特性。

附图说明

图1为一种基于无线网络通信的工业相机的总体框架示意图。

图2为一种基于无线网络通信的工业相机中图像采集处理系统的框架示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书和附图，对本实用新型的内容作进一步说明，当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。

如图1所示，一种基于无线网络通信的工业相机，包括镜头、图像采集处理系统、PC上位机，其中，图像采集处理系统分别和镜头以及PC上位机连接；镜头将收集到的待观测图像的光学信号传输到图像采集处理系统进行采集处理，处理之后的图像通过无线通讯方式传输至PC上位机，通过PC上位机可以对上述图像进行再次处理。

镜头的功能为将待观测图像的光学信号捕捉收集到图像采集处理系统。镜头的选取可以根据实际工业相机的应用场合，同时结合CIS图像传感器尺寸大小。

PC上位机可实时接收图像采集处理系统发送过来的图像数字信号，通过PC上位机可以对图像编辑处理，根据后续需求，对图像进行降噪和/或白平衡等，并且PC上位机留有相应软件接口供后端应用。

如图2所示，图像采集处理系统包括图像传感器电路、现场可编程逻辑门阵列电路、双倍速率同步动态随机存储器电路、电源电路、时钟电路和无线通信模块电路。

图像传感器电路包括CIS图像传感器以及该图像传感器的外围配置电路，可根据需求选择相应的分辨率尺寸，内部附有感光元件阵列，在工业高速应用领域，一般会应用全局曝光满足应用需求。CIS图像传感器电路由现场可编程逻辑门阵列电路对其配置，当观测物体目标时，物体目标在图像传感器的感光元件阵列上进行光电转换，图像传感器按时序将接收到的光学信号转换为电信号，电信号再转换为图像数字信号输出。

现场可编程逻辑门阵列电路包括FPGA主芯片以及该FPGA主芯片的外围配置电路，可根据实际需要的逻辑单元数量及处理速度选择具体型号，通过FPGA主芯片内部逻辑处理，发挥该芯片的数据逻辑处理能力，采集并拼接图像数字信号，数据经过乒乓缓存，动态存储在双倍速率同步动态随机存储器电路中，上述图像数字信号再由现场可编程逻辑门阵列电路通过无线通信模块电路传至PC上位机，。

双倍速率同步动态随机存储器电路包括DDR主芯片以及该DDR主芯片的外围配置电路，可根据图片的大小，选择相应的内存及片数，实现动态存储现场可编程逻辑门阵列电路处理后的动态图像数据功能。

现场可编程逻辑门阵列电路分别与图像传感器电路、双倍速率同步动态随机存储器电路和通信模块电路连接。镜头收集到的待观测图像的光学信号在所述图像传感器电路中经过光电转换得到电信号，图像传感器电路再将上述电信号转化为图像数字信号并发送至现场可编程逻辑门阵列电路，现场可编程逻辑门阵列电路采集并拼接上述图像数字信号，数据经过乒乓缓存，动态存储在双倍速率同步动态随机存储器电路中，上述图像数字信号再由现场可编程逻辑门阵列电路通过无线通信模块电路传至PC上位机，电源电路为图像采集处理系统提供工作电源，时钟电路为所述图像采集处理系统提供同步时钟以及工作时钟。

无线通信模块电路为5G通信模块电路或4G通信模块电路中的一种，同时，无线通信模块电路还可以选择3G通信模块电路等现有技术中所有的无线网络通信方式。其中，无线通信模块电路由现场可编程逻辑门阵列电路配置通信，其中5G通信模块电路的最快传输带宽可达20Gbps，实时将采集到的图像数据，通过无线传输方式传至PC上位机。

电源电路为工业相机各个电路部分，图像传感器电路、现场可编程逻辑门阵列电路、双倍速率同步动态随机存储器电路、无线通信模块电路和时钟电路提供正常工作的电源。

时钟电路为工业相机中CIS图像传感器、FGPA主芯片、DDR主芯片、无线通信模块电路提供同步时钟以及工作时钟。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用于限定本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型精神和范围的前提下可作若干的更动和润饰，本实用新型所主张的保护范围以权利要求书所述为准。