CCD工业智能视觉相机设计

发布时间：2017-04-24 17:20

  本文关键词：CCD工业智能视觉相机设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文研究了基于FPGA和ARM的CCD图像采集、处理、传输系统。针对传送带上块状物料的按规则有序整理摆放问题,在该系统上设计了相应的应用软件,使此种工业机械手能对块状物料识别、定位,通过以太网为总控制器提供定位定向数据。系统硬件包括图像采集前端和数据处理传输两个部分。图像采集前端模块采用ICX204AL作为图像传感器,AD9949作为信号处理芯片,ICX3400N作为时序驱动芯片。数据处理传输部分由FPGA和ARM模块组成。FPGA采用XC3S50AN,同时连接了前端图像采集模块和ARM模块,ARM模块采用S3C2440处理器,将FPGA映射到S3C2440的地址空间中,作为一个外部存储设备,使用S3C2440处理器的DMA通道完成图像数据从FPGA到ARM模块的转移。系统软件包括FPGA程序设计、ARM设备驱动程序设计和应用程序设计三部分。FPGA程序负责产生CCD传感器驱动时序,通过串行接口配置AD9949寄存器,控制图像数据写入FIFO模块,完成读FIFO时序到DMA传输时序的匹配。ARM模块驱动程序在初始化时将FPGA作为外部只读存储器到映射ARM内存空间,当被调用时配置DMA控制寄存器,使用DMA通道将FPGA上的图像数据转移到申请的内存缓冲区中,再将数据返回给用户。应用程序采用双线程设计,主线程负责与上位机建立网络连接、接收指令、控制工作线程的启动、停止。工作线程调用驱动程序,将图像数据采集到用户空间中,对图像进行二值化、提取横向连通线段数据、计算物料目标中心点坐标、使用相机参数转换坐标,最后将所计算数据通过以太网发送到上位机。经测试,本系统实现了图像的采集、传输、显示,并且能够计算出具有位置和方向信息的物料坐标,实现了设计要求。本系统集成到嵌入式设备上,具有体积小、扩展性强等特点,作为一个嵌入式平台可以广泛应用在工业自动化生产、图像测量等领域。
【关键词】：嵌入式系统 CCD相机 工业视觉 FPGA ARM
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB852;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-11
• 1.1 课题研究的背景及应用价值9
• 1.2 国内外研究概况9-10
• 1.3 本课题主要研究内容10-11
• 2 系统总体设计11-15
• 2.1 系统方案设计11-13
• 2.1.1 系统性能指标11
• 2.1.2 前端采集芯片选型11-12
• 2.1.3 FPGA选型12-13
• 2.1.4 ARM选型13
• 2.2 系统总体结构13-15
• 3 硬件设计与实现15-24
• 3.1 图像采集前端电路15-18
• 3.2 FPGA外围电路设计18-20
• 3.2.1 FPGA配置电路18-19
• 3.2.2 FPGA与其他模块电路19-20
• 3.3 ARM模块介绍20-22
• 3.3.1 S3C2440存储器映射20-21
• 3.3.2 S3C2440外围电路21-22
• 3.4 FPGA与ARM接口电路设计22-24
• 3.4.1 S3C2440芯片DMA接口22-23
• 3.4.2 DMA接口电路23-24
• 4 FPGA程序设计24-36
• 4.1 ICX204AL驱动时序24-27
• 4.1.1 帧时序分析24-25
• 4.1.2 行时序分析25-27
• 4.2 串行接口时序和寄存器配置27-29
• 4.2.1 串行接口时序27-28
• 4.2.2 AD9949寄存器配置28-29
• 4.3 FPGA与ARM接口时序设计29-36
• 4.3.1 FIFO设计30-31
• 4.3.2 ARM读内存时序31-34
• 4.3.3 DMA时序34-35
• 4.3.4 时序实现结果35-36
• 5 驱动程序设计36-48
• 5.1 嵌入式开发环境的搭建36-39
• 5.1.1 嵌入式系统概述36-37
• 5.1.2 软件开发环境搭建37-38
• 5.1.3 嵌入式Linux系统移植38-39
• 5.2 驱动程序概述39-40
• 5.2.1 驱动程序分类39
• 5.2.2 驱动程序开发步骤39-40
• 5.2.3 主设备号与次设备号40
• 5.3 字符型驱动程序调用过程40-41
• 5.4 驱动程序实现41-46
• 5.4.1 存储控制器寄存器41-42
• 5.4.2 DMA控制器寄存器42-44
• 5.4.3 时钟控制器44-45
• 5.4.4 驱动程序流程和关键代码45-46
• 5.5 驱动程序编译与加载46-48
• 6 应用程序设计48-58
• 6.1 应用程序总体流程48-49
• 6.2 多线程编程49-50
• 6.3 网络编程50-53
• 6.3.1 网络通信介绍50-52
• 6.3.2 网络通信程序的实现52-53
• 6.4 图像处理算法实现53-58
• 6.4.1 二值化53-54
• 6.4.2 横向连通线段提取54
• 6.4.3 图像质心计算方法54-55
• 6.4.4 坐标值转换方法55-58
• 7 系统测试58-62
• 7.1 系统硬件调试及遇到问题58-59
• 7.2 系统软件调试59
• 7.3 系统运行测试59-62
• 结论62-63
• 参考文献63-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王竹梅;孙雪迎;孙德辉;李月恒;霍朝宾;;基于ARM9的DDC控制器电阻测量模块设计[J];微计算机信息;2010年23期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 郑金山;一种车载GPS自主定位系统的硬件实现[D];山东大学;2007年

  本文关键词：CCD工业智能视觉相机设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：324597