CN103546742A

CN103546742A - 一种光学标记点智能检测相机

Info

Publication number: CN103546742A
Application number: CN201310530614.6A
Authority: CN
Inventors: 叶峰; 赵崇裕; 赖乙宗
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-01-29

Abstract

本发明公开了一种光学标记点智能检测相机，包括DSP控制器、图像传感器、相机镜头、图像传感器时钟、系统时钟、程序存储器、系统存储器、内存管理器、电源管理器、外部设备通讯单元、外部输入输出单元，DSP控制器分别与图像传感器、图像传感器时钟、系统时钟、程序存储器、系统存储器、内存管理器、外部设备通讯单元、外部输入输出单元相接，相机镜头和图像传感器时钟分别连接图像传感器；上述DSP控制器、图像传感器、程序存储器、系统存储器、内存管理器、外部设备通讯单元、外部输入输出单元均由电源管理器提供电源。本发明能快速采集图片及对图片进行不同需求的处理，把处理结果信息经外部设备通讯单元向外传输，可以快速地对检测任务进行调整。

Description

一种光学标记点智能检测相机

技术领域

本发明涉及图像采集、图像处理的技术领域，尤其是指一种光学标记点智能检测相机。

背景技术

当今制造业发展迅猛，各种形状的光学标记点的应用已经渗透到众多行业。在电子产品生产过程中，光学标记点被用于电路板生产过程中的定位和基准校正；在流水线生产中光学标记点被用于产品的分拣和定位；在机器人领域还可以用于移动物体的跟踪和动作的捕捉与识别。而以上应用共同点都是需要相机获取标记点的图像然后进行图像处理。

传统的工业相机一般需要把获取到的图像传输到PC端，在PC端对图像进行特定处理，但是这种模式的工业相机体积大，灵活性差，难以应对现代化生产的分布式监控的要求，而且大量采用传统工业相机的时候成本较高。

虽然，目前国外部分智能相机厂家已生产出具有图像处理功能的智能相机，但是其价格非常昂贵，而且其通讯协议复杂、距离有一定限制。此外大部分的智能相机在实际工作中都固定地执行单一的检测任务，调整任务比较麻烦，相机灵活性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有图像处理功能、稳定、可靠、低成本而且使用便捷的光学标记点检测的智能检测相机。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种光学标记点智能检测相机，包括DSP控制器，用于对光学标记点图像进行处理，以及协调和控制其他部件的正常运行；图像传感器，用于捕获图像数据并传送到DSP控制器；相机镜头，用于聚集光线并为图像传感器提供清晰图像；图像传感器时钟，用于向图像传感器提供信号发生频率，使图像传感器以特定频率处理数据；系统时钟，用于为DSP控制器提供稳定的晶振；程序存储器，用于存储检测光学标记点的执行程序；系统存储器，用于存储相机运行过程的相机硬件管理程序；内存管理器，用于管理和存储相机运行过程的图像数据和所有动态数据；电源管理器，用于将外部电源转换为低压直流电源；外部设备通讯单元，用于向外部设备传输光学标记点图像识别处理后得到的坐标及特征信息；外部输入输出单元，用于接收外部触发信号至DSP控制器，令DSP控制器得知光学标记点出现，并能将DSP控制器处理完光学标记点图像的信号向外部设备发送；其中，所述DSP控制器分别与图像传感器、图像传感器时钟、系统时钟、程序存储器、系统存储器、内存管理器、外部设备通讯单元、外部输入输出单元一一对应相接，所述相机镜头和图像传感器时钟分别连接所述图像传感器；同时，上述DSP控制器、图像传感器、程序存储器、系统存储器、内存管理器、外部设备通讯单元、外部输入输出单元均由所述电源管理器提供电源。

所述DSP控制器是以Blackfin数字信号处理器为主体加上晶振及复位电路组成。

所述外部设备通讯单元为以太网单元或串口单元，或以太网单元和串口单元两者的组合；其中，所述以太网单元包括以太网连接器、用于连接外部网线的以太网接口和以太网控制器，所述以太网控制器分别与以太网连接器、以太网接口、DSP控制器连接，所述以太网控制器能将以太网连接器接收到的数据进行转换，并把转换后的数据传送到DSP控制器；所述串口单元包括串口连接器、用于连接外部标准串口线的串口接口和串口驱动器，所述串口驱动器分别与串口连接器和DSP控制器连接，所述串口驱动器能将串口连接器接收的数据进行转换，并把转换后的数据传送到DSP控制器。

所述外部输入输出单元包括外部输入输出控制器和光电耦合器，其中，所述外部输入输出控制器与光电耦合器的一端连接，所述光电耦合器的另一端连接到DSP控制器，通过该光电耦合器实现信号的转换并且隔离外部干扰。

所述电源管理器为由电源插座以及电压转换芯片组合而成的电源控制器，能直接接收外部供电电压，然后通过电压转换芯片转换为稳定的低压直流电源。

所述以太网连接器能接收作业文件数据，且经以太网控制器对数据进行转换后，DSP控制器能把作业文件存储在程序存储器，进而实现远程动态地接收和上传作业文件。

所述程序存储器能够同时存储多个作业文件，一个作业文件对应一个检测任务，外部控制命令通过以太网连接器和以太网控制器传输到DSP控制器，DSP控制器根据指令的要求停止当前检测任务，并在程序存储器选择新的作业文件来执行。

所述DSP控制器、相机镜头、图像传感器、图像传感器时钟、系统时钟、程序存储器、系统存储器、内存管理器、外部设备通讯单元、外部输入输出单元、电源管理器组装在一块集成电路板上，且所述集成电路板设置在相机外壳里面。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、能快速采集图片，并且对图片进行不同需求的处理；

2、能高效地检测各类光学标记点，把图片以及处理结果信息经过外部设备通讯单元向外传输，而且可以快速地对检测任务进行调整，适应复杂多变的应用场合。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的实物外形图之一。

图3为本发明的实物外形图之二。

图4为本发明的实物外形轴视图。

图5为本发明的原理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1所示，本实施例所述的光学标记点智能检测相机，包括DSP控制器1，用于对光学标记点图像进行处理，对存储器进行数据和程序的存储，以及协调和控制其他部件的正常运行，所述DSP控制器1是以Blackfin数字信号处理器为主体加上晶振及复位电路组成；图像传感器2，用于捕获图像数据并传送到DSP控制器1，DSP控制器1向图像传感器2发送配置命令，调整图像传感器2的曝光时间、增益、视野范围等参数；相机镜头3，用于聚集光线并为图像传感器2提供清晰图像，通过调节镜头焦距来调整拍摄的距离，所述相机镜头3通过螺栓固定，并位于图像传感器2的正上方；图像传感器时钟4，用于向图像传感器2提供信号发生频率，使图像传感器2以特定频率处理数据；系统时钟5，用于为DSP控制器1提供稳定的晶振；程序存储器6，用于存储检测光学标记点的执行程序，所述程序存储器6是一种nor flash；系统存储器7，用于存储相机运行过程的相机硬件管理程序，所述系统存储器7是一种nor flash；内存管理器8，用于管理和存储相机运行过程的图像数据和所有动态数据，所述内存管理器8是一种同步动态随机存取内存；电源管理器9，用于将外部电源转换为低压直流电源；外部设备通讯单元，用于向外部设备传输光学标记点图像识别处理后得到的坐标及特征信息；外部输入输出单元，用于接收外部触发信号至DSP控制器1，令DSP控制器1得知光学标记点出现，并能将DSP控制器1处理完光学标记点图像的信号向外部设备发送；其中，所述DSP控制器1分别与图像传感器2、图像传感器时钟4、系统时钟5、程序存储器6、系统存储器7、内存管理器8、外部设备通讯单元、外部输入输出单元一一对应相接，所述相机镜头3和图像传感器时钟4分别连接所述图像传感器2；同时，上述DSP控制器1、图像传感器2、程序存储器6、系统存储器7、内存管理器8、外部设备通讯单元、外部输入输出单元均由所述电源管理器9提供电源。所述DSP控制器1、图像传感器2、相机镜头3、图像传感器时钟4、系统时钟5、程序存储器6、系统存储器7、内存管理器8、外部设备通讯单元、电源管理器9、外部输入输出单元组装在一块集成电路板20上，且所述集成电路板20设置在相机外壳里面；所述系统时钟5的外壳与所述集成电路板20的地线连接，起到抗干扰的作用；所述图像传感器时钟4由一个晶振电路组成，晶振外壳接所述集成电路板20的地线，起到抗干扰作用。

所述外部设备通讯单元可以为以太网单元或串口单元，或以太网单元和串口单元两者的组合，而在本实施例中该外部设备通讯单元具体为以太网单元和串口单元两者的组合；其中，所述以太网单元包括以太网连接器11、用于连接外部网线的一个标准的以太网接口12和以太网控制器13，所述以太网控制器13主要由DP83848J芯片和外围电容电阻电路组成，该以太网控制器13分别与以太网连接器11、以太网接口12、DSP控制器1连接，实现光学标记点检测结果的数据、图片数据和控制信号在以太网连接器11到DSP控制器1之间的双向传输，对直接从以太网连接器11接收到的数据进行转换，并把转换后的数据传送到DSP控制器1，相机只需要设定唯一的网络IP地址，然后通过各级路由接入到局域网，便与外部设备建立以太网通讯，因此相机的安装十分灵活，位置不受限制。所述串口单元包括串口连接器14、用于连接外部标准串口线的一个标准的串口接口15和串口驱动器16，所述串口驱动器16主要由串口转换芯片MAX3323E和外围电容、电阻组成，该串口驱动器16分别与串口连接器14和DSP控制器1连接，实现检测结果的数据信息和控制信号在外部设备与DSP控制器1之间的双向传输，转换直接从串口连接器14接收的数据并把数据传输到DSP控制器1。

所述外部输入输出单元包括外部输入输出控制器10和光电耦合器，其中，所述外部输入输出控制器用标准插针焊接在集成电路板上，利用引线把每根插针与光电耦合器的一端连接，光电耦合器的另外一端通过引线连接到DSP控制器1，实现信号的转换并且隔离外部干扰。

所述电源管理器9为由电压转换芯片标准、直流电源插座以及若干电容、电阻组合而成的电源控制器9，能直接接收外部供电电压，然后通过电压转换芯片转换为稳定的低压直流电源。

所述以太网连接器11能接收作业文件数据，且经以太网控制器13对数据进行转换后，DSP控制器1能把作业文件存储在程序存储器6，进而实现远程动态地接收和上传作业文件。

所述程序存储器6能够同时存储多个作业文件，一个作业文件对应一个检测任务，外部控制命令通过以太网连接器11和以太网控制器13传输到DSP控制器1，DSP控制器1根据指令的要求停止当前检测任务，并在程序存储器6选择新的作业文件来执行，实现动态调整作业。

参见图2至图4所示，17是外部输入输出控制器的引线接口，作用是直接与外部设备连接；18是相机外壳的底部面板，19是相机外壳的前面板，底部面板18与前面板19通过螺栓连接，20是相机集成电路板，相机所有电器元件都安装在上面，前面板19的内部几何尺寸与所述集成电路板20的大小一致，前面板19能固定集成电路板20；21是电源管理器9用于直接与外部电源连接的标准电源插座；12是以太网连接器接口，是一个标准的网络接口，直接与外部网络连接；3是相机镜头，相机镜头3通过螺栓安装在集成电路板20上，位于图像传感器2的正上方；相机外壳的前面板19为外部输入输出控制器的引线接口17、标准电源插座21、以太网连接器接口12、相机镜头3和标准串口接口15预留了合适的开孔。

以下为本实施例上述光学标记点智能检测相机的具体操作原理：如图5所示，使用时，首先电源管理器9接上电源，此时相机所有电器元件开始运行，为下一步操作做好准备；接着DSP控制器1利用本身固有特性，到系统存储器7读取里面的数据并把这些数据存放到内存管理器8，在内存管理器8运行协调相机元件工作的程序；之后DSP控制器1再转到程序存储器6读取光学标记点检测的程序，把光学标记点检测程序的数据临时存放在内存管理器8，并开始运行；光学标记点检测程序开始运行时，DSP控制器1首先检测外部输入输出端接收到的信号，DSP控制器1根据该信号配置图像传感器2以及相机的工作方式；配置完图像传感器2参数及相机的工作方式后，图像传感器2立即开始获取现场光学标记点的图片并把图片数据通过引线直接传输给DSP控制器1，由DSP控制器1再传输给内存管理器8；DSP控制器1对内存管理器8里的图片数据进行运算处理，处理结束后根据外部输入输出的信号的配置信息，选择经过以太网单元或者串口单元发送到外部设备。检测完当前光学标记点后，如果以太网通讯或者串口通讯没有向DSP控制器1发送停止和调整当前任务的命令，则DSP控制器1返回检测外部输入输出控制信号循环的检测光学标记点。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种光学标记点智能检测相机，其特征在于：包括DSP控制器(1)，用于对光学标记点图像进行处理，以及协调和控制其他部件的正常运行；图像传感器(2)，用于捕获图像数据并传送到DSP控制器(1)；相机镜头(3)，用于聚集光线并为图像传感器(2)提供清晰图像；图像传感器时钟(4)，用于向图像传感器(2)提供信号发生频率，使图像传感器(2)以特定频率处理数据；系统时钟(5)，用于为DSP控制器(1)提供稳定的晶振；程序存储器(6)，用于存储检测光学标记点的执行程序；系统存储器(7)，用于存储相机运行过程的相机硬件管理程序；内存管理器(8)，用于管理和存储相机运行过程的图像数据和所有动态数据；电源管理器(9)，用于将外部电源转换为低压直流电源；外部设备通讯单元，用于向外部设备传输光学标记点图像识别处理后得到的坐标及特征信息；外部输入输出单元，用于接收外部触发信号至DSP控制器(1)，令DSP控制器(1)得知光学标记点出现，并能将DSP控制器(1)处理完光学标记点图像的信号向外部设备发送；其中，所述DSP控制器(1)分别与图像传感器(2)、图像传感器时钟(4)、系统时钟(5)、程序存储器(6)、系统存储器(7)、内存管理器(8)、外部设备通讯单元、外部输入输出单元一一对应相接，所述相机镜头(3)和图像传感器时钟(4)分别连接所述图像传感器(2)；同时，上述DSP控制器(1)、图像传感器(2)、程序存储器(6)、系统存储器(7)、内存管理器(8)、外部设备通讯单元、外部输入输出单元均由所述电源管理器(9)提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种光学标记点智能检测相机，其特征在于：所述DSP控制器(1)是以Blackfin数字信号处理器为主体加上晶振及复位电路组成。

3.根据权利要求1所述的一种光学标记点智能检测相机，其特征在于：所述外部设备通讯单元为以太网单元或串口单元，或以太网单元和串口单元两者的组合；其中，所述以太网单元包括以太网连接器(11)、用于连接外部网线的以太网接口(12)和以太网控制器(13)，所述以太网控制器(13)分别与以太网连接器(11)、以太网接口(12)、DSP控制器(1)连接，所述以太网控制器(13)能将以太网连接器(11)接收到的数据进行转换，并把转换后的数据传送到DSP控制器(1)；所述串口单元包括串口连接器(14)、用于连接外部标准串口线的串口接口(15)和串口驱动器(16)，所述串口驱动器(16)分别与串口连接器(14)和DSP控制器(1)连接，所述串口驱动器(16)能将串口连接器(14)接收的数据进行转换，并把转换后的数据传送到DSP控制器(1)。

4.根据权利要求1所述的一种光学标记点智能检测相机，其特征在于：所述外部输入输出单元包括外部输入输出控制器(10)和光电耦合器，其中，所述外部输入输出控制器(10)与光电耦合器的一端连接，所述光电耦合器的另一端连接到DSP控制器(1)，通过该光电耦合器实现信号的转换并且隔离外部干扰。

5.根据权利要求1所述的一种光学标记点智能检测相机，其特征在于：所述电源管理器(9)为由电源插座(21)以及电压转换芯片组合而成的电源控制器，能直接接收外部供电电压，然后通过电压转换芯片转换为稳定的低压直流电源。

6.根据权利要求3所述的一种光学标记点智能检测相机，其特征在于：所述以太网连接器(11)能接收作业文件数据，且经以太网控制器(13)对数据进行转换后，DSP控制器(1)能把作业文件存储在程序存储器(6)，进而实现远程动态地接收和上传作业文件。

7.根据权利要求6所述的一种光学标记点智能检测相机，其特征在于：所述程序存储器(6)能够同时存储多个作业文件，一个作业文件对应一个检测任务，外部控制命令通过以太网连接器(11)和以太网控制器(13)传输到DSP控制器(1)，DSP控制器(1)根据指令的要求停止当前检测任务，并在程序存储器(6)选择新的作业文件来执行。

8.根据权利要求1所述的一种光学标记点智能检测相机，其特征在于：所述DSP控制器(1)、图像传感器(2)、相机镜头(3)、图像传感器时钟(4)、系统时钟(5)、程序存储器(6)、系统存储器(7)、内存管理器(8)、电源管理器(9)、外部设备通讯单元、外部输入输出单元组装在一块集成电路板(20)上，且所述集成电路板(20)设置在相机外壳里面。