CN106507070A - 一种3ccd彩色工业相机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种3CCD彩色工业相机采用三个独立的黑白线阵CCD传感器，通过光学棱镜分光系统构成一个光学对称的3CCD彩色线扫描相机，相对于传统的三线或双线彩色线扫描相机，3CCD相机避免了传统三线彩色相机的后端空间校正以及双线彩色相机的插值颜色恢复等后期处理，从而实现了更好的色彩还原度和空间分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器视觉检测技术领域，尤其涉及一种3CCD彩色工业相机。
背景技术
目前彩色相机在工业上的应用已经很广泛，但传统的三线或双线彩色线扫描相机，往往需要对三线彩色相机进行后端空间校正以及对双线彩色相机进行插值颜色恢复等后期处理，否则色彩还原能力很差甚至无法还原，空间分辨率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3CCD彩色工业相机，具有更好的色彩还原度和空间分辨率。
为了实现上述目的，本发明采用如下方案：
一种3CCD彩色工业相机，包括主控制器、三个黑白线扫描CCD、与CCD相对应的三路AFE通道、CCD驱动、时序控制器、Camera Link收发器和电源管理；所述电源管理给相机各模块供电；所述CCD驱动分别与所述三个黑白线扫描CCD连接，驱动所述三个黑白线扫描CCD的运行；所述三个AFE通道均与所述时序控制器连接，并分别与各自对应的所述黑白线扫描CCD连接；所述时序控制器与所述Camera Link收发器连接；所述主控制器分别与所述三路AFE通道、所述时序控制器和所述Camera Link收发器连接；所述三个黑白线扫描CCD在空间上光学对称。
所述三路AFE通道分别为红通道、绿通道和蓝通道。
所述三个黑白线扫描CCD分别接收红、绿、蓝三基色，所述三基色由光束分离棱镜分离得到。
所述主控制器与所述Camera Link收发器连接方式为串口通讯连接。
所述AFE通道中包含了CDS相关双采样、PGA可编程增益控制、OB可编程偏置控制和12bit AD采样器。
所述工业相机供电采用宽电压单一直流电源输入；Ta＝25℃情况下，电源电压最适值为DC12V，最小值DC8.6V，最大值DC18.2V。
所述工业相机还包括一个4芯的电源输入连接器、一个10芯的I/O连接器、一个RJ45连接器和一个用于指示相机的工作状态和提供错误报警的LED指示灯。
本发明的有益效果是采用三个独立的黑白线阵CCD传感器，通过光学棱镜分光系统构成一个光学对称的3CCD彩色线扫描相机，相对于传统的三线或双线彩色线扫描相机，3CCD相机避免了传统三线彩色相机的后端空间校正以及双线彩色相机的插值颜色恢复等后期处理，从而实现了更好的色彩还原度和空间分辨率。
附图说明
图1为本发明相机工作原理框图。
图2为本发明光束分离棱镜系统分光原理示意图。
图3为本发明电源输入连接器示意图。
图4为本发明I/O连接器示意图。
图5为本发明电源输入连接器管脚定义表。
图6为本发明I/O连接器管脚定义表。
图7为本发明CC2光电隔离信号输入等效原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例做出详细说明。
如图1所示，3CCD彩色工业相机包括主控制器、三个黑白线扫描CCD、与CCD相对应的三路AFE通道(三路AFE通道分别为红通道、绿通道和蓝通道)、CCD驱动、时序控制器、Camera Link收发器和电源管理。电源管理给相机各模块供电；CCD驱动分别与三个黑白线扫描CCD连接，驱动三个CCD的运行；三个AFE通道均与时序控制器连接，并分别与各自对应的CCD连接；时序控制器与Camera Link收发器连接；主控制器分别与三路AFE通道、时序控制器和Camera Link收发器连接；主控制器与Camera Link收发器连接方式为串口通讯连接。
3CCD彩色工业相机采用了三个基于单沟道单输出结构的黑白线扫描CCD传感器，传感器内部采用了三路并行模拟通道AFE进行信号处理和数字化转换。AFE通道中包含了CDS相关双采样、PGA可编程增益控制、OB可编程偏置控制和12bit AD采样器。黑白线扫描CCD将接收到的红、绿、蓝三色光信号转化为模拟电信号，经AFE通道后进行采样、增益、偏置和模数转换后转化为适合的数字信号输出给时序控制器。
时序发生器及主控制器均由FPGA设计，时序控制器为CCD驱动及AFE模块提供高精度和高速的时序脉冲，同时完成三路数据的合并，并与Camera Link收发器完成接口时序；主控制器进行AFE的可编程控制，对时序控制器的时序编程控制和与Camera Link收发器内的串行接口完成相机与外界的通讯控制。
相机使用Camera Link接口内的CC1和CC2控制线提供外同步和外触发模式下同步和触发脉冲的输入，外触发模式下相机可按照恒定的积分时间设置与外部触发信号进行输出同步，从而适应变化线速度的在线检测应用；外同步模式下相机按照外部同步脉冲周期进行积分同步。
相机供电采用宽电压单一直流电源输入。电源电压(Ta＝25℃)最适值为DC12V，最小值DC8.6V，最大值DC18.2V。
CCD，是英文Charge Coupled Device即电荷耦合器件的缩写，它是一种特殊半导体器件，上面有很多一样的感光元件，每个感光元件叫一个像素。CCD在摄像机里是一个极其重要的部件，它起到将光线转换成电信号的作用，类似于人的眼睛，因此其性能的好坏将直接影响到摄像机的性能。像素数是指CCD上感光元件的数量，理论上CCD的像素数量应该越多越好，但CCD像素数的增加会使制造成本以及成品率下降，本发明相机应用于工业，考虑到成本和成像清晰度的问题，选用3CCD成像系统。
3CCD成像系统通常采用一个光束分离棱镜系统，将入射光分离为红、绿、蓝三束独立的成像光束进入到三个独立的黑白探测器上，三个探测器在空间上为光学对称(即从物方观察，三个传感器是空间完全重合的)，从而在黑白传感器上组合成了彩色成像系统。分光的原理如图2所示。由于3CCD成像系统的光学对称特点，避免了传统3线彩色相机的后端空间校正以及双线彩色相机的插值颜色恢复等后期处理，从而实现了更好的色彩还原度和空间分辨率。
相机电气接口连接器均位于相机后部，包括一个4芯的电源输入连接器、一个10芯的I/O连接器和一个RJ45连接器，相机后部另有1个LED指示灯用于指示相机的工作状态和提供错误报警。
电源输入连接器结构图和管脚定义如图3和图5所示。
I/O连接器结构图和管脚定义如图4和图6所示。
3CCD彩色千兆网相机支持CC2光电隔离信号输入功能，输入信号用于相机的外触发同步模式和外触发采集功能。图7示意了输入等效原理图。
3CCD彩色工业相机特点及优势使其尤其适合于智能交通、终点检测、印刷及印钞、彩色织物检测等各种彩色线扫描应用领域。
本发明的有益效果是采用三个独立的黑白线阵CCD传感器，通过光学棱镜分光系统构成一个光学对称的3CCD彩色线扫描相机，相对于传统的三线或双线彩色线扫描相机，3CCD相机避免了传统三线彩色相机的后端空间校正以及双线彩色相机的插值颜色恢复等后期处理，从而实现了更好的色彩还原度和空间分辨率。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化、改进或组合等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种3CCD彩色工业相机，其特征在于：包括主控制器、三个黑白线扫描CCD、与CCD相对应的三路AFE通道、CCD驱动、时序控制器、Camera Link收发器和电源管理；所述电源管理给相机各模块供电；所述CCD驱动分别与所述三个黑白线扫描CCD连接，驱动所述三个黑白线扫描CCD的运行；所述三个AFE通道均与所述时序控制器连接，并分别与各自对应的所述黑白线扫描CCD连接；所述时序控制器与所述Camera Link收发器连接；所述主控制器分别与所述三路AFE通道、所述时序控制器和所述Camera Link收发器连接；所述三个黑白线扫描CCD在空间上光学对称。
2.根据权利要求1所述工业相机，其特征在于：所述三路AFE通道分别为红通道、绿通道和蓝通道。
3.根据权利要求1所述工业相机，其特征在于：所述三个黑白线扫描CCD分别接收红、绿、蓝三基色，所述三基色由光束分离棱镜分离得到。
4.根据权利要求1所述工业相机，其特征在于：所述主控制器与所述Camera Link收发器连接方式为串口通讯连接。
5.根据权利要求1所述工业相机，其特征在于：所述AFE通道中包含了CDS相关双采样、PGA可编程增益控制、OB可编程偏置控制和12bi t AD采样器。
6.根据权利要求1-5任一所述工业相机，其特征在于：所述相机供电采用宽电压单一直流电源输入；Ta＝25℃情况下，电源电压最适值为DC12V，最小值DC8.6V，最大值DC18.2V。
7.根据权利要求1-5任一所述工业相机，其特征在于：还包括一个4芯的电源输入连接器、一个10芯的I/O连接器、一个RJ45连接器和一个用于指示相机的工作状态和提供错误报警的LED指示灯。
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