基于USB的线阵CCD工业相机光电信号传输的设计与实现

摘要

随着制造业对自动化生产要求的不断提高，作为光电子学行业重要应用的机器视觉，在微电子、科学研究、自动控制、PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）生产、印刷、工业现场监测以及军事等领域被广泛应用。随着我国劳动力成本的不断上涨，制造业迫切需要进一步提高生产线的自动化、智能化来降低生产成本。制造业的需求却给机器视觉的发展带来了机遇。近年来，我国的机器视觉产业蓬勃发展，越来越多的机器视觉产品实现了国产化。CCD工业相机分辨率高、响应快，是机器视觉系统的核心部件，决定了机器视觉产品最终的精度和速度。光电信号传输与处理是CCD工业相机的核心技术，直接影响着产品的性能。
　　本课题源于大幅面工业设计蓝图的数字化需求。本文研究USB2.0接口、FPGA技术，设计了一种应用于高分辨率大幅面扫描仪的三线阵CCD工业相机的光电信号传输及处理系统。解决了USB批量传输实时数据时的失真问题。实现了国产线阵CCD大幅面扫描仪零的突破。
　　本课题使用 Altera公司的 CycloneⅣ系列 FPGA、Cypress公司的 EZ-USB FX2LP接口芯片、SAMSUNG公司的高性能SDRAM存储器K4S51000完成光电信号传输与处理系统的硬件设计。使用Python脚本语言搭建上位机图像采集测试软件。本文详细介绍基于 USB的三线阵 CCD工业相机光电信号传输与处理系统的设计方法。

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第一章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 工业相机及图像传输接口国内外发展现状

1.3 本文的主要研究内容与章节安排

第二章 三线阵 CCD工业相机系统

2.1 相机平台结构框图

2.2 三线阵CCD工业相机关键部件的工作原理

2.3本章总结

第三章 三线阵CCD工业相机USB图像传输硬件设计

3.1 USB总线协议简介

3.2 USB图像传输模块设计

3.3 本章总结

第四章 三线阵CCD工业相机USB图像传输软件设计

4.1 FPGA片上模块硬件程序设计

4.2EZ-USB FX2LP固件设计

4.3 基于Python的测试软件设计

4.4 本章总结

第五章 CCD工业相机USB图像传输系统展示及测试

5.1相机系统平台及采集图像展示

5.2 系统调试中遇到的关键问题及解决思路

5.2 本章总结

第六章 总结与展望

6.1本文总结

6.2对系统的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果