專利名稱：高速cmos線掃描相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高速CMOS線掃描相機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的機(jī)器視覺技術(shù)主要應(yīng)用于一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場(chǎng)合；隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，如今機(jī)器視覺已經(jīng)開始被大量應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率和可靠性，在工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域起到了重要的作用。線掃描相機(jī)屬于機(jī)器視覺的核心部件，是其獲取信息的眼睛。線掃描相機(jī)憑借其高分辨率、高掃描速度的優(yōu)勢(shì)，在高精度幾何量測(cè)量、高速在線實(shí)時(shí)檢測(cè)領(lǐng)域中完全取代了面陣掃描相機(jī)。隨著工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的不斷發(fā)展，線掃描相機(jī)的分辨率和掃描速度也面臨越來(lái)越高的要求，例如在高精度PCB制板行業(yè)就要求分辨率達(dá)到8K像素，同時(shí)掃描速度超過(guò)40KHz ;并且此趨勢(shì)正在逐漸加劇。由于現(xiàn)有線掃描相機(jī)采用的是CXD傳感器，其需要在同步時(shí)鐘的控制下一位一位的輸出信息，高分辨率和高掃描速度相互矛盾，目前的解決方案大多是采用多相機(jī)拼接的方式來(lái)處理，必然對(duì)成本和后端處理帶來(lái)壓力。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于CMOS傳感器的高速高分辨率線掃描相機(jī)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是高速CMOS線掃描相機(jī)，包括線掃描CMOS光電傳感 器、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列、輸出接口和存儲(chǔ)器；所述線掃描CMOS光電傳感器與現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列連接，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列分別與輸出接口和存儲(chǔ)器連接。其中，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列包括存儲(chǔ)控制模塊、前端控制模塊、信號(hào)處理模塊、輸出控制模塊；信號(hào)處理模塊分別與存儲(chǔ)控制模塊、前端控制模塊和輸出控制模塊連接。線掃描CMOS光電傳感器包括光電二極管、像素級(jí)相關(guān)雙采樣模塊、可編程增益放大器和AD轉(zhuǎn)換電路；光電二極管與像素級(jí)相關(guān)雙采樣模塊連接，像素級(jí)相關(guān)雙采樣模塊與可編程增益放大器連接，可編程增益放大器與AD轉(zhuǎn)換電路連接。所述線掃描CMOS光電傳感器通過(guò)其中AD轉(zhuǎn)換電路與所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列中的前端控制模塊連接。所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列通過(guò)其存儲(chǔ)控制模塊與存儲(chǔ)器連接。所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列通過(guò)其輸出控制模塊與輸出接口連接。所述輸出接口為千兆網(wǎng)接口，和/或CameraLink接口，和/或USB接口，和/或1394 接口。本實(shí)用新型的存儲(chǔ)器是電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)或Flash閃存。[0014]本實(shí)用新型的有益效果是與傳統(tǒng)的技術(shù)方案相比，由于線掃描CMOS傳感器將傳感器到前端的信號(hào)傳輸由傳統(tǒng)的模擬信號(hào)通訊變?yōu)閿?shù)字信號(hào)通訊，從而有效解決了高分辨率與高掃描速度的矛盾；同時(shí)由于線掃描傳感器在光電二極管兩側(cè)有充分的空間，增加的數(shù)字信號(hào)電路不影響光電管的信號(hào)采集，從而也保證了高靈敏度和高信噪比?？删幊踢壿嬮T陣列可實(shí)現(xiàn)流水線數(shù)據(jù)處理，其高速并行的特點(diǎn)對(duì)于高數(shù)據(jù)率的處理非常有利。因此本實(shí)用新型可被應(yīng)用于對(duì)分辨率和掃描速度要求較高的機(jī)器視覺領(lǐng)域中。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型高速CMOS線掃描相機(jī)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型高速CMOS線掃描相機(jī)實(shí)施例的線掃描CMOS光電傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
在圖1中，高速CMOS線掃描相機(jī)由線掃描CMOS光電傳感器、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列、輸出接口和存儲(chǔ)器組成。其中線掃描CMOS光電傳感器集成了光電二極管(英文縮寫為PD)、像素級(jí)相關(guān)雙采樣模塊(英文縮寫為CDS)、可編程增益放大器(英文縮寫為PGA)和AD轉(zhuǎn)換電路(英文縮寫為ADC)。在圖2所示的線掃描CMOS光電傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，光電二極管與像素級(jí)相關(guān)雙采樣模塊連接，像素級(jí)相關(guān)雙采樣模塊與可編程增益放大器連接，可編程增益放大器與AD轉(zhuǎn)換電路連接。
現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列中包括存儲(chǔ)控制模塊、前端控制模塊、信號(hào)處理模塊、輸出控制模塊。上述這些模塊的作用如下存儲(chǔ)控制模塊用于與存儲(chǔ)器進(jìn)行通訊，讀寫參數(shù)信息；前端控制模塊產(chǎn)生前端CMOS需要的時(shí)序和控制指令，接收前端的數(shù)據(jù)；信號(hào)處理模塊對(duì)獲取到的圖像信號(hào)進(jìn)行像場(chǎng)矯正、偏置矯正、圖像變換等處理；輸出控制模塊按對(duì)應(yīng)的協(xié)議將處理后的信號(hào)發(fā)送給輸出接口芯片，送至上位機(jī)。存儲(chǔ)器為非易失性存儲(chǔ)器，用于各種參數(shù)掉電存儲(chǔ)，本實(shí)施例中具體使用的是Flash閃存芯片。也可以使用EEPROM(電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器)。輸出接口為高速10接口，可以是千兆網(wǎng)、CameraLink、USB、1394中的一種或多種。本實(shí)施例工作原理信號(hào)處理模塊通過(guò)存儲(chǔ)控制模塊讀取預(yù)存儲(chǔ)的參數(shù)，或者從輸出控制模塊接收到的控制指令，發(fā)送到前端控制模塊，由前端控制模塊對(duì)前端的線掃描CMOS光電傳感器進(jìn)行指令或時(shí)序控制，控制其曝光時(shí)間、采樣延遲、放大倍數(shù)、AD轉(zhuǎn)換速率等參數(shù)，觸發(fā)光電轉(zhuǎn)換。前端控制模塊將從AD轉(zhuǎn)換電路接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到信號(hào)處理模塊，由信號(hào)處理模塊進(jìn)行流水線處理，包括像場(chǎng)矯正、偏置矯正和圖像變換等；信號(hào)處理模塊處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到輸出控制模塊，由輸出控制模塊依據(jù)相關(guān)接口協(xié)議(如千兆網(wǎng)和/或CameraLink和/或USB和/或1394)打包數(shù)據(jù)后發(fā)送到輸出接口。相機(jī)相關(guān)參數(shù)可直接從輸出控制模塊接收得到，也可以由信號(hào)處理模塊根據(jù)一定規(guī)則進(jìn)行測(cè)試得到，獲取的參數(shù)由信號(hào)處理模塊通過(guò)存儲(chǔ)控制模塊發(fā)送到存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)，一般可存儲(chǔ)多套不同參數(shù)。以上所述的本實(shí)用新型實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi) 。
權(quán)利要求1.高速CMOS線掃描相機(jī)，其特征在于包括線掃描CMOS光電傳感器、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列、輸出接口和存儲(chǔ)器；所述線掃描CMOS光電傳感器與現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列連接，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列分別與輸出接口和存儲(chǔ)器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速CMOS線掃描相機(jī)，其特征在于所述線掃描CMOS光電傳感器包括光電二極管、像素級(jí)相關(guān)雙采樣模塊、可編程增益放大器和AD轉(zhuǎn)換電路；所述光電二極管與像素級(jí)相關(guān)雙采樣模塊連接，所述像素級(jí)相關(guān)雙采樣模塊與可編程增益放大器連接，所述可編程增益放大器與AD轉(zhuǎn)換電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速CMOS線掃描相機(jī)，其特征在于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列包括存儲(chǔ)控制模塊、前端控制模塊、信號(hào)處理模塊、輸出控制模塊；所述信號(hào)處理模塊分別與存儲(chǔ)控制模塊、前端控制模塊和輸出控制模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速CMOS線掃描相機(jī)，其特征在于線掃描CMOS光電傳感器通過(guò)其中AD轉(zhuǎn)換電路與所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列中的前端控制模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速CMOS線掃描相機(jī)，其特征在于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列通過(guò)其存儲(chǔ)控制模塊與存儲(chǔ)器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速CMOS線掃描相機(jī)，其特征在于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列通過(guò)其輸出控制模塊與輸出接口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速CMOS線掃描相機(jī)，其特征在于所述輸出接口為千兆網(wǎng)接口，和/或CameraLink接口，和/或USB接口，和/或1394接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任何一項(xiàng)所述的高速CMOS線掃描相機(jī)，其特征在于所述存儲(chǔ)器為電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任何一項(xiàng)所述的高速CMOS線掃描相機(jī)，其特征在于所述存儲(chǔ)器為Flash閃存芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了高速CMOS線掃描相機(jī)，包括線掃描CMOS光電傳感器、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列、輸出接口和存儲(chǔ)器；線掃描CMOS光電傳感器與現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列連接，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列分別與輸出接口和存儲(chǔ)器連接。本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的技術(shù)方案相比，由于線掃描CMOS傳感器將傳感器到前端的信號(hào)傳輸由傳統(tǒng)的模擬信號(hào)通訊變?yōu)閿?shù)字信號(hào)通訊，從而有效解決了高分辨率與高掃描速度的矛盾；同時(shí)由于線掃描傳感器在光電二極管兩側(cè)有充分的空間，增加的數(shù)字信號(hào)電路不影響光電管的信號(hào)采集，從而也保證了高靈敏度和高信噪比。可編程邏輯門陣列可實(shí)現(xiàn)流水線數(shù)據(jù)處理，其高速并行的特點(diǎn)對(duì)于高數(shù)據(jù)率的處理非常有利。因此本實(shí)用新型可被應(yīng)用于對(duì)分辨率和掃描速度要求較高的機(jī)器視覺領(lǐng)域中。
文檔編號(hào)H04N5/225GK202907057SQ20122062180
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者董寧, 唐世悅, 曹桂平 申請(qǐng)人:合肥?？乒怆娍萍加邢薰?br>