CN210007776U - 通用型图像采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种通用型图像采集系统，包括ZYNQ芯片的PS部分和PL部分；PS部分包括嵌入式处理器和DDR存储器；PL部分包括激光器驱动模块、相机触发模块和VDMA模块；嵌入式处理器分别与激光器驱动模块、相机触发模块通过通讯总线连接，用于按照预先设计分别向两者发送配置参数；激光器驱动模块依据接收到配置参数控制外接激光器的亮度及频率；相机触发模块依据接收到的配置参数控制外接工业相机的触发信号脉宽及触发模式；VDMA模块用于将相机采集到的图像数据传输到DDR存储器。该通用型图像采集系统适用于各种不同型号的相机芯片，且利用ZYNQ芯片搭建的功能模块能实时完成激光器控制及相机触发。
Description
技术领域
本实用新型涉及视觉检测领域，具体涉及一种通用型图像采集系统。
背景技术
随着工业自动化进程的推进，越来越多的汽车生产线使用视觉检测系统来完成汽车的装备、缺陷检测、尺寸测量等工作。如何高效地将相机拍摄的图像数据传输到后端的处理单元，是每个工业视觉检测产品都需要考虑的问题。
目前市面上用于汽车生产线上的图像采集产品多采用现成的工业相机，造成传感器结构受工业相机外形尺寸的限制，无法做到结构完全定制化。而且相机接口固定，限定了系统方案。对于某些产品来说，由于特殊的使用场景，使用现成的工业相机可能不太合适，往往需要利用相机芯片，重新定制开发相机板及配套的控制系统。而目前大多数自研的图像采集系统无法兼顾以下要求：
1)不同型号的相机芯片对触发信号的脉宽和时序要求不同；
2)针对不同的使用场景，相机可采取不同的触发方式；譬如：对于要求连续拍照的场合采用连续触发模式(也叫freerun模式)，对于拍照不要求连续的场合采用单帧触发的模式；
3)上位机操作系统具有非实时性；利用上位机产生的软触发信号易于导致相机触发时刻不准，令最终获取图像产生偏移，检测不准确；
4)与相机配套使用的激光器不能依据使用场景实时调节亮度和频率。
基于以上描述可知：目前的图像采集产品不具备良好的通用性，在更换相机芯片或使用场景后，会面临大量重复的开发工作，延长开发时间，增加开发成本。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种通用型图像采集系统，其适用于各种不同型号的相机芯片，且利用ZYNQ芯片搭建的功能模块能实时完成激光器控制及相机触发。
为此，本实用新型的技术方案如下：
一种通用型图像采集系统，包括ZYNQ芯片的PS部分和PL部分；所述PS部分包括嵌入式处理器和DDR存储器；所述PL部分包括激光器驱动模块、相机触发模块和VDMA模块；
所述嵌入式处理器分别与所述激光器驱动模块、相机触发模块通过通讯总线连接，用于按照预先设计的流程分别向所述激光器驱动模块、相机触发模块发送激光器、相机的配置参数；
所述激光器驱动模块能外接激光器，其依据接收到的激光器配置参数控制外接激光器的亮度及频率；
所述相机触发模块能外接工业相机，其依据接收到的相机配置参数控制外接工业相机的触发信号脉宽及触发模式；
所述VDMA模块的输入端能与外接相机连接，输出端与DDR存储器连接，用于将相机采集到的图片数据传输到DDR存储器。
进一步，所述激光器驱动模块内部设有三个寄存器，一个用于存储所述嵌入式处理器下发的激光器亮度配置参数，一个用于存储所述嵌入式处理器下发的激光器频率配置参数，一个用于存储所述嵌入式处理器下发的激光器开关命令。
进一步，所述相机触发模块内部设有三个寄存器，一个用于存储所述嵌入式处理器下发的脉宽参数；一个用于存储所述嵌入式处理器下发的相机工作模式配置参数，一个用于存储所述嵌入式处理器下发的工业相机触发命令。
进一步，所述工业相机的触发模式指单帧触发模式或连续触发模式。
进一步，所述激光器、工业相机和VDMA模块分别有多个，数量相等，工作时每个工业相机对应一个激光器、一个VDMA模块使用。更进一步，所述多个激光器、多个工业相机分别同时工作。
本实用新型提供的通用型图像采集系统具有以下有益效果：
1)能依据具体使用场景灵活配置激光的亮度和频率，在保证最佳图像效果的基础上降低功耗，用于手持设备时，可明显延长单次使用时间；
2)对相机触发采用下位机直接触发的方式进行，精度更高；基于不同相机选择输入不同的触发脉宽，且可依据具体使用场景选择单帧拍摄或连续拍摄的方式；
3)选配VDMA模块传输数据，不需处理器干预即能将相机采集图像数据传输至PS部分DDR存储器中，以同时采集两个相机的图像为例，图像均为1280*960大小的灰度图、系统时钟为100MHz，总体耗时仅30ms左右。
4)VDMA模块还支持帧缓存，可有效解决图像显示中出现的抖动、错位等问题，提高显示质量。
附图说明
图1为本实用新型提供的通用型图像采集系统的结构框图；
图2为本实用新型提供的通用型图像采集系统的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细描述。
如图1所示，一种通用型图像采集系统，包括ZYNQ芯片的PS部分和PL部分；PS部分包括嵌入式处理器和DDR存储器；PL部分包括激光器驱动模块、相机触发模块和VDMA模块；
嵌入式处理器分别与激光器驱动模块、相机触发模块通过通讯总线连接，用于按照预先设计的流程分别向激光器驱动模块、相机触发模块发送激光器、相机的配置参数；
激光器驱动模块能外接激光器，其依据接收到的激光器配置参数控制外接激光器的亮度及频率；
相机触发模块能外接工业相机，其依据接收到的相机配置参数控制外接工业相机的触发信号脉宽及触发模式；该触发模式指单帧触发模式或连续触发模式。
VDMA模块的输入端能与外接相机连接，输出端与DDR存储器连接，用于将相机采集到的图片数据传输到DDR存储器。
具体来说，激光器驱动模块内部设有三个寄存器，一个用于存储嵌入式处理器下发的激光器亮度配置参数，一个用于存储嵌入式处理器下发的激光器频率配置参数，一个用于存储嵌入式处理器下发的激光器开关命令。相机触发模块内部设有三个寄存器，一个用于存储嵌入式处理器下发的脉宽参数；一个用于存储嵌入式处理器下发的相机工作模式配置参数，一个用于存储嵌入式处理器下发的工业相机触发命令。
作为本实用新型提供的实施方式，可连接多个激光器、工业相机和VDMA模块，但工作时须满足一一对应的关系，即每个工业相机对应一个激光器、一个VDMA模块使用。更进一步，多个激光器、多个工业相机分别同时工作。
以包含两个工业相机、两个激光器、两个VDMA模块的图像采集系统为例，描述该通用型图像采集系统的工作流程：
步骤S1.包含该通用型图像采集系统的传感器上电，工业相机、激光器均通电；
步骤S2.PS部分初始化；
步骤S3.PS部分配置工业相机触发信号脉宽及触发模式，若为单帧触发模式，则执行步骤S41；若为连续触发模式，则执行步骤S51；
步骤S41.单帧触发模式，配置VDMA模块参数，并开启数据流通道；
步骤S42.嵌入式处理器配置激光器参数，控制器亮度、频率，并开启激光器；
步骤S43.嵌入式处理器发送单帧触发命令，相机触发模块产生精确的触发脉冲信号，驱动相机进行拍照；
步骤S44.相机拍照完成，关闭激光器；
步骤S45.VDMA模块判断相机图像数据是否传输完成，如未完成，那么一直等待；若完成，则向PS部分发送中断信号；
步骤S46.PS部分判断采图数量是否满足要求，如未满足，那么继续开启数据通道，并驱动相机进行拍照，直到满足PS端所需的图像数据；
步骤S51.连续触发模式，配置VDMA模块参数，并开启数据流通道；
步骤S52.嵌入式处理器配置激光器参数，控制器亮度、频率，并开启激光器；
步骤S53.嵌入式处理器发送连续触发命令，相机触发模块产生精确的触发脉冲信号，驱动相机进行拍照；
步骤S45.VDMA模块判断多帧相机图像数据是否传输完成，如未完成，那么一直等待；若完成，则向PS部分发送中断信号；
步骤S55：PS部分判断采图数量是否满足，如未满足，那么继续让相机处于连续运行模式，并等待VDMA帧计数中断产生，直到满足最终PS端所需图像数量；
步骤S56：关闭激光器。
前面对本实用新型具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本实用新型限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本实用新型的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本实用新型的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
Claims (5)
1.一种通用型图像采集系统，其特征在于：包括ZYNQ芯片的PS部分和PL部分；所述PS部分包括嵌入式处理器和DDR存储器；所述PL部分包括激光器驱动模块、相机触发模块和VDMA模块；
所述嵌入式处理器分别与所述激光器驱动模块、相机触发模块通过通讯总线连接，用于按照预先设计的流程分别向所述激光器驱动模块、相机触发模块发送激光器、相机的配置参数；
所述激光器驱动模块外接激光器，所述相机触发模块外接工业相机，所述VDMA模块的输入端与外接相机连接，输出端与DDR存储器连接。
2.如权利要求1所述通用型图像采集系统，其特征在于：所述激光器驱动模块内部设有三个寄存器。
3.如权利要求1所述通用型图像采集系统，其特征在于：所述相机触发模块内部设有三个寄存器。
4.如权利要求1所述通用型图像采集系统，其特征在于：所述工业相机的触发模式指单帧触发模式或连续触发模式。
5.如权利要求1所述通用型图像采集系统，其特征在于：所述激光器、工业相机和VDMA模块分别有多个，数量相等，工作时每个工业相机对应一个激光器、一个VDMA模块使用。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111511083A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-08-07 | 西安海克易邦光电科技有限公司 | 视觉控制方法、系统、存储介质、计算机程序、控制器 |
| CN112235525A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-15 | 中国科学院微电子研究所 | 基于ZYNQ的GigE接口相机目标识别方法及系统 |
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