CN202013576U

CN202013576U - 一种视觉切割机器人图像采集处理器

Info

Publication number: CN202013576U
Application number: CN201120075297XU
Authority: CN
Inventors: 高春甫; 潘增军; 王彬; 朱喜林; 贺新升; 鄂世举; 荆宝德; 罗志勇
Original assignee: Zhejiang Normal University CJNU
Current assignee: Zhejiang Normal University CJNU
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2021-03-14

Abstract

本实用新型涉及一种图像处理器，具体提供一种视觉切割机器人图像采集处理器。图像采集处理器包括以微处理器为核心的电路板，所述的电路板外围电路包括FLASH、SRAM、SDRAM存储器，CCD图像转换电路、5V稳压电源，所述的电路板带有数字图像输入接口，USB接口、VGA接口、按键I/O接口、RS232通信接口、10M/100M以太网接口。本实用新型的视觉切割机器人图像采集处理器，可完成视觉切割机器人的图像采集和轨迹线提取，保证了视觉切割机器人的正常切割作业。本实用新型的有益效果主要表现在：(1)图像采集处理器仅由一块电路板构成，用户接口提供在电路板两侧，上下可供安装，整体设计小巧便捷，便于安装在视觉切割机器人切割炬上方；(2)图像采集处理器功能完善，提供丰富的传感器接口资源，充分满足了视觉切割机器人在图像采集、数据显示和远程通信的需求；(3)图像采集处理器所提供的插接方式，成本低廉且插接可靠方便；(4)图像采集处理器采用嵌入式Nios II软核处理器模块、图像硬件加速模块、FIFO缓存模块和运动控制模块，所述模块包括底层硬件驱动程序、解释程序和特定的指令规范；提高了图像处理速度，保证了系统的实时性；(5)图像采集处理器固件内部的解释程序所面向的指令规范自成体系，形成模块简单且方便扩充，结合图像采集处理器硬件功能的扩充可作相应修改。

Description

一种视觉切割机器人图像采集处理器

技术领域

本实用新型涉及一种图像采集处理器，具体提供一种视觉切割机器人图像采集处理器。

背景技术

视觉切割机器人控制电路一般由微处理器、摄像头和外围电气器件组成。微处理器是图像采集处理器的核心，完成图像采集、滤波和轨迹提取工作。图像采集处理器的性能直接影响视觉切割机器人运对切割线的采集精度，进而影响切割精度。目前大部分视觉移动机器人采用PC机和DSP作为控制系统核心。PC机作为系统核心，处理速度慢，体积过大，不易携带；DSP作为系统核心，开发周期长，系统结构复杂，成本高，不适合小规模开发。

发明内容

为了克服目前用于视觉移动机器人的图像处理器体积过大，结构复杂，成本高的不足，且不适用于视觉切割机器人，本实用新型提供了一种整体设计小巧便捷，结构简单，具有很高性价比的适用于视觉切割机器人的图像采集处理器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于视觉切割机器人的图像采集处理器，包括以FPGA微处理器为核心的电路板，所述的电路板外围电路包括FLASH、SRAM、SDRAM存储芯片、CCD图像输入电路、5V稳压电源，所述的电路板带有CCD图像输入接口、USB接口、VGA接口、按键PIO接口、RS232通信接口、10M/100M以太网接口、以及扩展接口，所述的FPGA都带有内嵌式Nios II嵌入式软核、图像硬件加速模块、FIFO缓存模块，所述的CCD图像输入接口为串行接口与FPGA通信连接。

本实用新型的有益效果主要表现在：(1)图像采集处理器仅由一块电路板构成，用户接口提供在电路板两侧，上下可供安装，整体设计小巧便捷，便于安装在视觉切割机器人切割炬上方；(2)图像采集处理器功能完善，提供丰富的传感器接口资源，充分满足了视觉切割机器人在图像采集、数据显示和远程通信的需求；(3)图像采集处理器所提供的插接方式，成本低廉且插接可靠方便；(4)图像采集处理器采用嵌入式Nios II软核处理器模块、图像硬件加速模块、FIFO缓存模块和运动控制模块，所述模块包括底层硬件驱动程序、解释程序和特定的指令规范；提高了图像处理速度，保证了系统的实时性；(5)图像采集处理器固件内部的解释程序所面向的指令规范自成体系，形成模块简单且方便扩充，结合图像采集处理器硬件功能的扩充可作相应修改。

附图说明

图1为本实用新型《一种视觉切割机器人图像采集处理器》系统原理图

图2为本实用新型《一种视觉切割机器人图像采集处理器》工作流程图

具体实施方式

下面附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1，一种用于视觉钢板切割机器人的图像采集处理器，包括以FPGA微处理器为核心的电路板，其他设备包括SRAM(静态随机存取存储器)6、SDRAM(同步动态随机存储器)7、FLASH(闪速存储器)8存储芯片、CCD摄像头1、电源模块15、显示器16和外部按键17，所述的电路板带有CCD图像输入接口3、VGA接口10、按键接口11、10M/100M以太网接口12、RS232通信接口13、以及扩展接口14，所述的FPGA微处理器包括有嵌入式软核处理器9、FIFO缓存模块4、图像采集存储控制模块2、硬件算法加速模块5，所述的CCD图像输入接口为串行接口与FPGA通信连接。

本实用新型的电源模块15采用了开关型稳压芯片，除供给5V电源用于CCD摄像驱动外，内部通过芯片还可以提供1.5V和3.3V的电源分别供FPGA内核及SDRAM使用；同时芯片具有短路保护功能；电源反接时，由于二极管的保护，电路板不响应。

本实用新型的带有的嵌入式软核9、图像采集存储控制模块2、硬件算法加速模块5、FIFO(先进先出)数据缓存模块通过编程软件进行配置。用户程序包括底层驱动程序和用户指令解释程序。界面程序是通过采用本实用新型配套的PC机上的编程软件实现的，该编程软件有C语言和硬件描述语言VHDL两种。用户程序的二进制代码遵循用户设定的指令规范，该指令规范功能类似于汇编指令代码。

用户程序的二进制代码通过下载线可以被下载到本实用新型的FLASH存储器；用户程序开始执行，模块开始运行；模块的解释程序通过解释用户的二进制代码，就可以进行逻辑运算和调用驱动程序完成图像算法和控制功能，控制切割机器人执行相应的动作。

图像采集处理器工作原理：图像采集处理器开始运行后，图像采集存储控制模块2发出指令，CCD摄像头1经过CCD图像输入接口3将图像传输给FIFO缓存模块4，图像采集存储控制模块2将图像存储至存储单元SRAM(静态随机存取存储器)2和SDRAM(同步动态随机存储器)3，算法简单、运算量大的图像处理过程由硬件算法加速模块4完成，算法复杂的图像处理过程由嵌入式软核处理器9通过软件来完成处理。系统程序及处理结果存储在FLASH(闪速存储器)4存储器中，完成图像处理后，处理结果通过VAG接口10显示在显示器16上；图像采集处理器运算得到切割线连续坐标后，输出坐标给切割机器人运动控制器。图像采集处理器可通过按键接口11连接按键，可对图像采集处理器进行设置。图像采集处理器通过RS232接口13与PC机通信，图像采集处理器也可通过以太网接口12连接远程网络，同时可通过扩展接口为系统添加模块。各模块及端口通过图像采集处理器内部总线18连接。

如图2所示，图像采集处理器系统工作流程为：

(1)获取工作任务进行任务规划，生成任务列表。

(2)获取CCD图像信息，图像采集存储控制模块控制图像采集和存储，FIFO缓存模块缓存图像信息。

(3)图像采集存储模块控制图像信息是否存储，系统根据需要将图像信息存储至存储器。

(4)对采集的图像进行滤波处理，然后对切割线进行边缘图区，生成切割线连续坐标，，显示图像采集处理器运行状态。继续调用图像处理程序，直至完成所有图像处理任务。

(5)当所有图像处理任务完成后，输出切割线坐标至运动控制器。。

Claims

1.一种视觉机器人图像采集处理器，其特征在于：主控部件采用FPGA进行图像采集、滤波和边缘处理提取，FPGA电路板的外部连接有CCD摄像头，FLASH、SRAM、SDRAM存储器，CCD图像转换电路、5V稳压电源，所述的图像采集处理器带有数字图像输入接口，USB接口、VGA接口、按键I/O接口、RS232通信接口、10M/100M以太网接口。