CN116582625B - 延长CameraLink图像数据传输距离的系统及方法、贴片机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像数据传输领域,具体公开了一种延长CameraLink图像数据传输距离的系统及方法、贴片机,系统包括工业相机和采集卡,所述工业相机和采集卡之间设有若干串联的中继板,所述中继板上设有接收电路、发送电路和差分转单端电路,所述接收电路用于接收自所述工业相机的CL差分信号,并将CL差分信号转换为数据单端信号;所述差分转单端电路用于接收自所述工业相机的CL差分信号,并将CL差分信号转换为使能信号;所述发送电路用于接收所述使能信号以保持使能状态,接收所述数据单端信号并转换为新的差分信号输出给所述采集卡。该方案能够有效延长CameraLink图像数据传输距离,同时避免了CameraLink线缆应用在贴片机中出现损坏时不便维护的问题。
Description
技术领域
本发明涉及图像数据传输领域,具体地涉及一种延长CameraLink图像数据传输距离的系统及方法、贴片机。
背景技术
CameraLink是一种工业相机领域标准的图像数据传输协议,用于连接工业相机和采集卡,实现图像数据的高速传输。在机器视觉系统应用时,使用标准的CameraLink线缆直接连接相机和采集卡,实现图像数据的传输和控制信号的交互,且线缆长度一般不超过10米,线缆长度越长,信号传输损耗越大,传输的图像数据越容易出错。
CameraLink的标准协议中,传输的信号包括视频数据信号、相机控制信号和串行通信信号。视频数据信号用来传输图像数据,主要包括5对差分信号线,其中4对为数据线,1对为同步时钟信号线。工业相机作为图像数据发送端,将28位并行数据单端信号按照7:1的比例转换为4对差分信号,通过CameraLink标准线缆进行传输。相机控制信号是通过4对差分信号线CC1~CC4实现对相机的采图控制,是工业相机的输入信号和采集卡的输出信号。串行通信信号包括两对差分信号线,用于实现工业相机和采集卡之间的异步串行通信。在CameraLink电路设计中,一般会包括以上所有信号的收发处理电路,相机控制信号和串行通信信号的电路设计使用普通的单端差分转换芯片实现即可。
CameraLink的核心是视频数据信号,其电路实现方式一般分为两种:
方式1:在主控芯片内部,按照CameraLink标准协议对图像数据进行串并转换处理,然后通过管脚输出差分信号,直接连接到CameraLink接口插座的对应管脚,通过标准线缆进行传输。
方式2:主控芯片通过管脚直接输出图像数据的各bit单端信号,外围电路使用串并转换芯片对图像数据进行串并转换处理,将单端信号转换为差分信号,然后连接到CameraLink接口插座,通过标准线缆进行传输。
方式1的驱动能力取决于主控芯片管脚的驱动能力,相较于方式2外围电路使用的串并转换芯片,方式1的驱动能力较差,有效传输距离较短。但方式1无需使用外围电路芯片,电路设计更为简单,且一般工业相机产品考虑尺寸和成本,会优先选择方式1的电路实现方式。
然而,方式1的电路由于CameraLink发送端驱动能力有限,当传输距离太长时,图像数据传输易出错。尤其在贴片机的机器视觉系统中,从相机出发的CameraLink传输线缆需穿过两段拖链才能连接到采集卡,当线缆出现损坏时,需拆卸两段拖链才能进行线缆的更换,不便进行机器视觉系统的维护。因此现有CameraLink图像数据传输距离无法满足需求,且应用在贴片机中不便维护。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的问题,提供一种延长CameraLink图像数据传输距离的系统及方法、贴片机,能够有效延长CameraLink图像数据传输距离,同时避免了CameraLink线缆应用在贴片机中出现损坏时不便维护的问题。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种延长CameraLink图像数据传输距离的系统,包括工业相机和采集卡,所述工业相机和采集卡之间设有若干串联的中继板,所述中继板上设有接收电路、发送电路和差分转单端电路,
所述接收电路用于接收自所述工业相机的CL差分信号,并将CL差分信号转换为数据单端信号;
所述差分转单端电路用于接收自所述工业相机的CL差分信号,并将CL差分信号转换为使能信号;
所述发送电路用于接收所述使能信号以保持使能状态,接收所述数据单端信号并转换为新的差分信号输出给所述采集卡。
优选地,所述接收电路还用于接收自所述工业相机的CL差分信号,并将CL差分信号转换为时钟单端信号发送至所述发送电路。
优选地,所述接收电路的输出端与所述发送电路的输入端通过走线连接。
优选地,所述工业相机上设有时序控制模块,用于控制所述工业相机先发送CL差分信号至所述接收电路,判断所述时钟单端信号稳定后,再控制所述工业相机发送CL差分信号至所述差分转单端电路。
优选地,所述CL差分信号包括由所述工业相机发送至所述接收电路的时钟LVDS信号、数据LVDS信号和由所述工业相机发送至所述差分转单端电路的串行通信信号。
优选地,所述中继板上设有电源模块,用于为所述中继板提供电源。
优选地,所述中继板上不包含控制所述使能信号的主控芯片。
优选地,所述接收电路基于DS90CR288芯片为载体;所述发送电路基于DS90CR287芯片为载体。
本发明第二方面提供一种延长CameraLink图像数据传输距离的方法,所述方法基于上述系统实现,包括以下步骤:
工业相机发送CL差分信号至中继板;
所述中继板的接收电路接收CL差分信号,将CL差分信号转换为数据单端信号;
所述中继板的差分转单端电路收CL差分信号,将CL差分信号转换为使能信号;
所述中继板的发送电路接收所述使能信号进入使能状态,接收所述数据单端信号并转换为新的差分信号输出给采集卡。
优选地,所述方法还包括:
所述中继板的接收电路接收CL差分信号,将CL差分信号转换为时钟单端信号;
所述工业相机发送CL差分信号至中继板具体为:
所述工业相机的时序控制模块控制所述工业相机向所述接收电路分别发送时钟LVDS信号和数据LVDS信号;
所述时序控制模块判断时钟LVDS信号是否稳定;
若稳定,控制所述工业相机向所述差分转单端电路发送串行通信信号,使所述差分转单端电路将串行通信信号转换为使能信号。
本发明第三方面提供一种贴片机,所述贴片机采用上述系统进行图像数据传输。
通过上述技术方案,在CameraLink中继板上集成CameraLink收发转换芯片实现数据的收发转换功能,相机和采集卡之间使用CameraLink中继板进行数据转发,以延长数据传输传输距离,同时实现线缆的分段传输,避免了因线缆传输距离太长时,图像数据传输易出错以及应用在贴片机中出现损坏时不便维护的问题,使机器视觉系统的安装维护更加方便灵活,数据传输准确且高效。
附图说明
图1是本发明实施例的数据图像传输系统示意图;
图2是本发明实施例的芯片使能控制示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例,并不用于限制本发明实施例。
本发明实施例第一方面提供一种延长CameraLink图像数据传输距离的系统,如图1所示,包括工业相机和采集卡,所述工业相机和采集卡之间设有若干中继板,所述中继板上设有接收电路、发送电路和差分转单端电路,所述接收电路的输出端与所述发送电路的输入端通过走线连接;所述接收电路用于接收自所述工业相机的CL(CameraLink,下同)差分信号,并将CL差分信号转换为数据单端信号;所述差分转单端电路用于接收自所述工业相机的CL差分信号,并将CL差分信号转换为使能信号;所述发送电路用于接收所述使能信号以保持使能状态,接收所述数据单端信号并转换为新的差分信号输出给所述采集卡。
进一步地,中继板上设有电源模块,用于为所述中继板提供电源。
在工业相机和采集卡之间使用两段CameraLink标准线缆和CameraLink中继板进行传输,示例性地采用一块CameraLink中继板。CameraLink中继板主要由四部分构成,分别为:电源模块,为中继板提供12V供电电源,为中继板上其他电路提供所需电源;CameraLink接收电路,优选使用串转并芯片DS90CR288进行电路设计,接收来自工业相机的CL差分信号,并按照CL标准协议将其转换为对应的时钟信号和数据单端信号;CameraLink发送电路,使用常见的并转串芯片DS90CR287芯片进行电路设计,将接收电路输出的并行单端信号再转换为新的差分信号输出给采集卡。CameraLink其他信号处理模块,使用差分单端信号转换电路实现对CameraLink标准协议中工业相机控制信号和串行通信信号的处理转发。
CameraLink中继板接收电路的输出端与CameraLink发送电路的输入端直接通过走线进行连接,通过这种差分信号和单端信号之间的相互转换,将工业相机的数据转发给采集卡,提高了CameraLink图像数据的传输能力,实现更长距离的传输。在一些机器视觉系统应用场景下,使用较长的CameraLink线缆进行传输时,若线缆有一处损坏,则需将该整条线缆进行更换,或者CameraLink线缆的走线存在弯折较大情况,会对线缆使用寿命造成不良影响,使用CameraLink中继板则能很好的解决这些问题,使该系统的安装维护更加方便灵活,同时数据传输更加准确且高效。本发明方案中的CameraLink中继板与现有中继板设计不同,目前已有的中继板,一般是对差分信号进行放大,提高其驱动能力,使其能传输更远的距离,本发明则是通过在装置上集成CameraLink收发转换芯片,对数据直接进行物理链路上的转发。
多个CameraLink中继板串联设置,即相邻的两个CameraLink中继板之间,前者的发送电路作为输出端与后者的输入端接收电路通过走线相连,能够实现根据传输距离要求设置对应的中继板数量,使用灵活且高效。
进一步优选地,所述接收电路还用于接收自所述工业相机的CL差分信号,并将CL差分信号转换为时钟单端信号发送至所述发送电路,中继板上不包含控制所述使能信号的主控芯片;所述工业相机上设有时序控制模块,用于控制所述工业相机先发送CL差分信号至所述接收电路,判断所述时钟单端信号稳定后,再控制所述工业相机发送CL差分信号至所述差分转单端电路;所述CL差分信号包括由所述工业相机发送至所述接收电路的时钟LVDS信号、数据LVDS信号和由所述工业相机发送至所述差分转单端电路的串行通信信号。
在连接CameraLink中继板接收电路输出端和CameraLink中继板发送电路时,需对两个电路的启动顺序进行特殊处理,避免因初始化问题导致图像数据传输出错。如图2所示,CameraLink发送电路所使用的DS90CR287芯片上包含芯片使能信号、时钟单端信号和数据单端信号,其中时钟单端信号和数据单端信号直接来自CameraLink接收电路的输出端,时钟信号在接收电路使能后始终存在;芯片使能信号用于控制DS90CR287芯片的工作启动时机,当该信号有效时,芯片才会开始工作,对数据信号进行处理。DS90CR287芯片设计要求,在芯片使能前必须要有稳定的时钟信号,否则有概率导致芯片初始化异常,数据无法正常传输,因此需控制使能信号和时钟单端信号的有效时机。芯片使能信号通常会由主控芯片(FPGA、MCU等可编程器件)通过逻辑处理进行控制,但为简化CameraLink中继板的电路设计,CameraLink中继板的电路设计中不含此类主控芯片,因此在CameraLink中继板设置一路差分转单端电路接收串行通信信号,将串行通信信号作为发送电路中DS90CR287芯片的使能信号,由工业相机端时序控制模块判断时钟信号发送稳定后,再发送串行通信信号使能DS90CR287芯片,可确保在芯片使能前时钟信号已稳定,使芯片初始化正常。这种处理方式不需增加额外的控制接口和控制芯片,直接利用标准CameraLink协议的信号线实现对DS90CR287芯片使能控制,有效降低板卡成本;使用标准CameraLink的接口信号实现对收发电路的启动时间控制,无需增加额外的接口和控制电路。
经测试,工业相机和采集卡之间未使用中继板,在贴片机上进行图像数据传输,线缆长度为5m,对图像数据进行实时监测,连续测试24h图像数据会出错一次;工业相机和采集卡之间使用一块中继板,在贴片机上按照同样的传输速率进行图像数据传输,线缆总长为7m,对图像数据进行实时监测,连续测试一周时间,未再出错。
基于同一发明构思,本发明实施例第二方面提供一种延长CameraLink图像数据传输距离的方法,所述方法基于上述延长CameraLink图像数据传输距离的系统实现,包括以下步骤:
工业相机发送CL差分信号至中继板;
所述中继板的接收电路接收CL差分信号,将CL差分信号转换为数据单端信号;
所述中继板的差分转单端电路收CL差分信号,将CL差分信号转换为使能信号;
所述中继板的发送电路接收所述使能信号进入使能状态,接收所述数据单端信号并转换为新的差分信号输出给采集卡。
进一步优选地,如图2所示,所述方法还包括以下步骤:
工业相机的时序控制模块控制工业相机发送数据LVDS信号和时钟LVDS信号至DS90CR288芯片;
中继板的DS90CR288芯片接收数据LVDS信号和时钟LVDS信号,分别转换为数据单端信号和时钟单端信号发送至DS90CR287芯片;
时序控制模块判断时钟LVDS信号是否稳定,若稳定,控制所述工业相机向所述差分转单端电路发送串行通信信号,使所述差分转单端电路将串行通信信号转换为芯片使能信号;
DS90CR287芯片接收芯片使能信号保持使能状态,接收数据单端信号和时钟单端信号分别转换为数据LVDS信号和时钟LVDS信号发送至采集卡。
本发明实施例第三方面提供一种贴片机,所述贴片机采用上述延长CameraLink图像数据传输距离的系统进行图像数据传输。
综上所述,本发明技术方案在CameraLink中继板上集成CameraLink收发转换芯片实现数据的收发转换功能,相机和采集卡之间使用CameraLink中继板进行数据转发,以延长数据传输传输距离,同时实现线缆的分段传输,避免了因线缆传输距离太长时,图像数据传输易出错以及应用在贴片机中出现损坏时不便维护的问题,使机器视觉系统的安装维护更加方便灵活,数据传输准确且高效;使用标准CameraLink的接口信号实现对收发电路的启动时间控制,无需增加额外的接口和控制电路;CameraLink中继板设计简单,不需要增加额外的接口和控制芯片。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种延长CameraLink图像数据传输距离的系统,包括工业相机和采集卡,其特征在于,所述工业相机和采集卡之间设有若干串联的中继板,所述中继板上设有接收电路、发送电路和差分转单端电路,
所述接收电路用于接收自所述工业相机的CL差分信号,并将CL差分信号转换为数据单端信号;
所述差分转单端电路用于接收自所述工业相机的CL差分信号,并将CL差分信号转换为使能信号;
所述发送电路用于接收所述使能信号以保持使能状态,接收所述数据单端信号并转换为新的差分信号输出给所述采集卡。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述接收电路还用于接收自所述工业相机的CL差分信号,并将CL差分信号转换为时钟单端信号发送至所述发送电路。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述接收电路的输出端与所述发送电路的输入端通过走线连接。
4.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述工业相机上设有时序控制模块,用于控制所述工业相机先发送CL差分信号至所述接收电路,判断所述时钟单端信号稳定后,再控制所述工业相机发送CL差分信号至所述差分转单端电路。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述CL差分信号包括由所述工业相机发送至所述接收电路的时钟LVDS信号、数据LVDS信号和由所述工业相机发送至所述差分转单端电路的串行通信信号。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述中继板上设有电源模块,用于为所述中继板提供电源。
7.根据权利要求1-6中任一所述的系统,其特征在于,所述中继板上不包含控制所述使能信号的主控芯片。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述接收电路基于DS90CR288芯片为载体;所述发送电路基于DS90CR287芯片为载体。
9.一种延长CameraLink图像数据传输距离的方法,其特征在于,所述方法基于如权利要求1-8中任一所述的系统实现,包括以下步骤:
工业相机发送CL差分信号至中继板;
所述中继板的接收电路接收CL差分信号,将CL差分信号转换为数据单端信号;
所述中继板的差分转单端电路收CL差分信号,将CL差分信号转换为使能信号;
所述中继板的发送电路接收所述使能信号进入使能状态,接收所述数据单端信号并转换为新的差分信号输出给采集卡。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
所述中继板的接收电路接收CL差分信号,将CL差分信号转换为时钟单端信号;
所述工业相机发送CL差分信号至中继板具体为:
所述工业相机的时序控制模块控制所述工业相机向所述接收电路分别发送时钟LVDS信号和数据LVDS信号;
所述时序控制模块判断时钟LVDS信号是否稳定;
若稳定,控制所述工业相机向所述差分转单端电路发送串行通信信号,使所述差分转单端电路将串行通信信号转换为使能信号。
11.一种贴片机,其特征在于,所述贴片机采用如权利要求1-8中任一所述的系统进行图像数据传输。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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