專利名稱：一體式智能工業相機的制作方法
技術領域：
本發明涉及工業自動化生產領域，具體設計一種一體式智能工業相機。
背景技術：
隨著圖像處理技術的不斷發展，以此為基礎的機器視覺技術已普遍應用于工業自動化生產過程中，機器視覺系統可以快速的獲取圖像信息，自動處理，并與其他加工控制信息集成，用于工況監視、成品檢驗和質量控制等領域，而目前傳統的基于PC和攝像頭技術的機器視覺系統由于成本高、體積大、結構復雜，除此之外，支撐此類型系統工作的軟件還有諸如開發周期長、專業性強且不易操作、不支持熱關機等缺點，導致其并不能適用于廣泛的工業環境。
發明內容
本發明目的在于提供一種一體式智能工業相機，其基于嵌入式系統，將圖像數據采集，圖像算法處理，工業控制等功能集成在一起，利用單一的機器，實現了原先復雜的工業機器視覺系統。為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案是
一種一體式智能工業相機，它包括硬件設備以控制所述的硬件設備運行的中央控制處理設備，所述的硬件設備包括CMOS圖像采集模塊、圖像處理模塊、DDR內存模塊、FLASH存儲模塊、CPU模塊、VGA圖像顯示模塊、USB接口模塊、RS232串口通信模塊、I2C通信模塊、 開關量輸入輸出模塊、時鐘管理模塊、電源管理模塊，所述的CMOS圖像采集模塊感知外界圖像并將圖像送至圖像處理模塊，所述的圖像處理模塊將所得到的外界圖像轉換為數字格式后送至CPU模塊，所述的DDR內存模塊、FLASH存儲模塊、VGA圖像顯示模塊、USB接口模塊、RS232串口通信模塊、I2C通信模塊、開關量輸入輸出模塊分別接入CPU模塊，實現雙向通訊，所述的時鐘管理模塊、電源管理模塊分別接入CPU模塊，所述的時鐘管理模塊提供相機各模塊所需的精確時鐘信號，所述的電源管理模塊為設備各模塊供電，并配合CPU模塊控制上電順序；所述的中央控制處理設備包括系統處理模塊、圖像采集驅動模塊、人機接口模塊、控制通信模塊、顯示驅動模塊、算法程序模塊，所述的圖像采集驅動模塊控制CMOS圖像采集模塊采集圖像并將所采得的圖像通過CPU模塊送至DDR內存模塊中，所述的人機接口模塊控制外部輸入設備，所述的控制通信模塊協調RS232串口通信模塊控制各輸出端的動作，所示的顯示驅動模塊結合VGA圖像顯示模塊實時顯示數據，所述的算法程序模塊配合圖像處理模塊對采集的圖像進行計算。詳細的技術方案是一種一體式智能工業相機，它包括硬件設備以控制所述的硬件設備運行的中央控制處理設備，所述的硬件設備包括CMOS圖像采集模塊、圖像處理模塊、DDR內存模塊、FLASH存儲模塊、CPU模塊、VGA圖像顯示模塊、USB接口模塊、RS232串口通信模塊、I2C通信模塊、開關量輸入輸出模塊、時鐘管理模塊、電源管理模塊，所述的CMOS 圖像采集模塊感知外界圖像并將圖像送至圖像處理模塊，所述的圖像處理模塊將所得到的外界圖像轉換為數字格式后送至CPU模塊，所述的DDR內存模塊、FLASH存儲模塊、VGA圖像顯示模塊、USB接口模塊、RS232串口通信模塊、I2C通信模塊、開關量輸入輸出模塊分別接入CPU模塊，實現雙向通訊，所述的時鐘管理模塊、電源管理模塊分別接入CPU模塊，所述的時鐘管理模塊提供相機各模塊所需的精確時鐘信號，所述的電源管理模塊為設備各模塊供電，并配合CPU模塊控制上電順序；所述的中央控制處理設備包括系統處理模塊、圖像采集驅動模塊、人機接口模塊、控制通信模塊、顯示驅動模塊、算法程序模塊，所述的圖像采集驅動模塊控制CMOS圖像采集模塊采集圖像并將所采得的圖像通過CPU模塊送至DDR內存模塊中，所述的人機接口模塊控制外部輸入設備，所述的控制通信模塊協調RS232串口通信模塊控制各輸出端的動作，所示的顯示驅動模塊結合VGA圖像顯示模塊實時顯示數據， 所述的算法程序模塊配合圖像處理模塊對采集的圖像進行計算，所述的CPU模塊為ARM與 DSP的雙核系統，所述的ARM端用于運行LINUX操作系統，所述的DSP端用于對所采集圖像的計算，所述的USB接口模塊用作為外部設備連接口，所述的外部設備包括外部輸入設備與外部存儲設備，所述的I2C通信模塊設于CMOS圖像采集模塊與CPU模塊之間，用于CPU 對CMOS圖像采集模塊的通信控制，所述的RS232串口通信模塊用于連接外部控制設備，外部控制設備通過串口命令控制相機的運行，所述的算法程序模塊運行于DSP端，所述的算法程序模塊對數字格式的圖像進行處理計算，得出圖像處理結果。相對于現有技術中的方案，本發明的優點是
1.本發明所提供的一體式智能工業相機，其結構簡單，使得相機整體體積得以縮小的同時成本也大大降低，而且因為本相機的體積較小，其可廣泛應用于各類工業生產、檢測等領域；
2.本發明所提供的一體式智能工業相機采用ARM與DSP的雙核系統，ARM端用于運行操作系統，DSP端用于對采集圖像進行處理計算，該相機整體運行速度也得到提高，計算更為迅捷。
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述 圖1為本發明的機械結構圖2為本發明的硬件設備的結構示意框圖； 圖3為本發明的中央控制處理設備的結構示意框圖； 圖4為本發明的數據處理流程圖。
具體實施例方式以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本發明而不限于限制本發明的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規實驗中的條件。實施例
本實施例所提供的一體式智能工業相機的機械結構如圖1所示，相機前部是3個工作指示燈，指示相機的工作狀態。后部是接線端，用于連接顯示器、鼠標或其PLC等其他工業控制設備，正面是標準的C/CS接口，用于連接鏡頭。相機側面是8個定位孔，用于相機定位。側面還留有散熱孔。本實施例所描述的一體式智能工業相機包括硬件設備以控制所述的硬件設備運行的中央控制處理設備，如圖2所示，所述的硬件設備包括CMOS圖像采集模塊、圖像處理模塊、DDR內存模塊、FLASH存儲模塊、CPU模塊、VGA圖像顯示模塊、USB接口模塊、RS232串口通信模塊、I2C通信模塊、開關量輸入輸出模塊、時鐘管理模塊、電源管理模塊，所述的CMOS 圖像采集模塊感知外界圖像并將圖像送至圖像處理模塊，所述的圖像處理模塊將所得到的外界圖像轉換為數字格式后送至CPU模塊，所述的DDR內存模塊、FLASH存儲模塊、VGA圖像顯示模塊、USB接口模塊、RS232串口通信模塊、I2C通信模塊、開關量輸入輸出模塊分別接入CPU模塊，實現雙向通訊，所述的時鐘管理模塊、電源管理模塊分別接入CPU模塊，所述的時鐘管理模塊提供相機各模塊所需的精確時鐘信號，所述的電源管理模塊輸入7 30V 直流電源，通過降壓芯片輸出1. 2V、1. 8V、3. 3V和5V的電源供CPU、CM0S圖像傳感器等芯片用，并按照芯片的要求提供合理的上電順序。如圖3所示，所述的中央控制處理設備包括系統處理模塊、圖像采集驅動模塊、人機接口模塊、控制通信模塊、顯示驅動模塊、算法程序模塊，所述的圖像采集驅動模塊控制 CMOS圖像采集模塊采集圖像并將所采得的圖像通過CPU模塊送至DDR內存模塊中，所述的人機接口模塊控制外部輸入設備，所述的控制通信模塊協調RS232串口通信模塊控制各輸出端的動作，所示的顯示驅動模塊結合VGA圖像顯示模塊實時顯示數據，所述的算法程序模塊配合圖像處理模塊對采集的圖像進行計算。CPU模塊為ARM與DSP的雙核系統，所述的ARM端用于運行LINUX操作系統，所述的DSP端用于對所采集圖像的計算，所述的USB接口模塊用作為外部設備連接口，所述的外部設備包括外部輸入設備與外部存儲設備，所述的I2C通信模塊設于CMOS圖像采集模塊與 CPU模塊之間，用于CPU對CMOS圖像采集模塊的通信控制，所述的RS232串口通信模塊用于連接外部控制設備，外部控制設備通過串口命令控制相機的運行，所述的算法程序模塊運行于DSP端，所述的算法程序模塊對數字格式的圖像進行處理計算，得出圖像處理結果。如圖4所示，Linux操作系統通過調用CMOS驅動來控制CMOS圖像采集模塊實時的采集圖像信息，并將圖像數據暫存到DDR內存模塊中，Linux操作系統調用VGA驅動程序，將圖像數據實時的在VGA圖像顯示模塊上顯示，USB接口模塊可以連接鼠標等外部輸入輸出設備，Linux操作系統通過USB接口驅動來控制這些外部輸入輸出設備，用戶利用鼠標，在 ⑶I界面上和相機交互，設定相機的工作參數，選擇相應的圖像處理算法，DSP調用DDR中的圖像數據，進行處理，并將處理結果反饋給Linux操作系統，Linux操作系統調用GPIO輸入輸出驅動，將處理結果輸出到外部設備，通過RS232串口通信模塊，相機可以和外部設備連接，通過定義的通信協議，外部設備可以設定相機的參數，接收相機的圖像處理結果。上述實例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人是能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種一體式智能工業相機，它包括硬件設備以控制所述的硬件設備運行的中央控制處理設備，其特征在于，所述的硬件設備包括CMOS圖像采集模塊、圖像處理模塊、DDR內存模塊、FLASH存儲模塊、CPU模塊、VGA圖像顯示模塊、USB接口模塊、RS232串口通信模塊、 I2C通信模塊、開關量輸入輸出模塊、時鐘管理模塊、電源管理模塊，所述的CMOS圖像采集模塊感知外界圖像并將圖像送至圖像處理模塊，所述的圖像處理模塊將所得到的外界圖像轉換為數字格式后送至CPU模塊，所述的DDR內存模塊、FLASH存儲模塊、VGA圖像顯示模塊、USB接口模塊、RS232串口通信模塊、I2C通信模塊、開關量輸入輸出模塊分別接入CPU模塊，實現雙向通訊，所述的時鐘管理模塊、電源管理模塊分別接入CPU模塊，所述的時鐘管理模塊提供相機各模塊所需的精確時鐘信號，所述的電源管理模塊為設備各模塊供電，并配合CPU模塊控制上電順序；所述的中央控制處理設備包括系統處理模塊、圖像采集驅動模塊、人機接口模塊、控制通信模塊、顯示驅動模塊、算法程序模塊，所述的圖像采集驅動模塊控制CMOS圖像采集模塊采集圖像并將所采得的圖像通過CPU模塊送至DDR內存模塊中， 所述的人機接口模塊控制外部輸入設備，所述的控制通信模塊協調RS232串口通信模塊控制各輸出端的動作，所示的顯示驅動模塊結合VGA圖像顯示模塊實時顯示數據，所述的算法程序模塊配合圖像處理模塊對采集的圖像進行計算。
2.根據權利要求1所述的一體式智能工業相機，其特征在于，所述的CPU模塊為ARM與 DSP的雙核系統，所述的ARM端用于運行LINUX操作系統，所述的DSP端用于對所采集圖像的計算。
3.根據權利要求1所述的一體式智能工業相機，其特征在于，所述的USB接口模塊用作為外部設備連接口，所述的外部設備包括外部輸入設備與外部存儲設備。
4.根據權利要求1所述的一體式智能工業相機，其特征在于，所述的I2C通信模塊設于 CMOS圖像采集模塊與CPU模塊之間，用于CPU對CMOS圖像采集模塊的通信控制。
5.根據權利要求1所述的一體式智能工業相機，其特征在于，所述的RS232串口通信模塊用于連接外部控制設備，外部控制設備通過串口命令控制相機的運行。
6.根據權利要求1或2所述的一體式智能工業相機，其特征在于，所述的算法程序模塊運行于DSP端，所述的算法程序模塊對數字格式的圖像進行處理計算，得出圖像處理結果。
全文摘要
本發明所提供的一體式智能工業相機，其結構簡單，使得相機整體體積得以縮小的同時成本也大大降低，而且因為本相機的體積較小，其可廣泛應用于各類工業生產、檢測等領域，另外，這一一體式智能工業相機采用ARM與DSP的雙核系統，ARM端用于運行操作系統，DSP端用于對采集圖像進行處理計算，該相機整體運行速度也得到提高，計算更為迅捷。
文檔編號H04N5/232GK102244721SQ20111019978
公開日2011年11月16日 申請日期2011年7月18日 優先權日2011年7月18日
發明者余少華, 惠潔, 朱能斌, 許成 申請人:上海安添機電科技有限公司